基于邊界掃描技術(shù)的電路板測試研究

1、    基于邊界掃描技術(shù)的電路板測試研究    蘭玉富【摘 要】邊界掃描技術(shù)是一種新型的測試技術(shù)，對于電路板上的引腳，互連進(jìn)行了相互的測試。解決了大規(guī)模集成電路之間的測試問題，提高了設(shè)備測試的準(zhǔn)確度，降低了維護(hù)費用以及保障費用。由于邊界掃描技術(shù)具有諸多的優(yōu)點，因此，在工業(yè)界得到了廣泛的運用。本文通過對于邊界掃描技術(shù)的基本原理進(jìn)行概述，分析了邊界掃描技術(shù)在電路板測試中的應(yīng)用，體現(xiàn)了邊界掃描技術(shù)在電路板測試中的高效率性?！娟P(guān)鍵詞】邊界掃描；電路板；測試；研究0.前言測試技術(shù)在電路板生產(chǎn)以及維修方面占據(jù)了重大的作用，組裝電路板的高集成性以及印刷電路板的高密度性

2、使得外接可測試的引腳越來越少，納米級單元的出現(xiàn)對于傳統(tǒng)測試工作帶來了極大的不便利。常規(guī)的物理測試方法難以對測試芯片進(jìn)行接觸，造成測試過程的誤差率提升。最初，人們也通過在電路板上增加測試引腳的方法加強(qiáng)測試點，以加強(qiáng)測試靈敏度。但是，這僅僅是換湯不換藥的方法，對提高電路板的可測試性作用不大，對電路板測試技術(shù)進(jìn)行本質(zhì)上的改革是大勢所趨。上個世紀(jì)八十年代以后，有識之士通過在芯片中加入測試技術(shù)的方法改革了整個工業(yè)測試技術(shù)。這種方法將測試與設(shè)計兩者進(jìn)行高度結(jié)合，加強(qiáng)了整個電路板測試的高效率性。1.邊界掃描技術(shù)原理分析邊界掃描技術(shù)是以芯片的每個信號引腳為基礎(chǔ)，通過在每個邏輯電路之間設(shè)計連接接口的方試，將測試

3、數(shù)據(jù)由串行接口進(jìn)入測試儀器中，同時，插入邊界掃描單元實現(xiàn)的一種測試技術(shù)。這是一種大規(guī)模集成電路進(jìn)行測試的方法，解決了芯片內(nèi)部元件互連性較弱的問題，得到了工業(yè)界的大國倡導(dǎo)。其中，邊界掃描測試算法以及整個掃描技術(shù)在我國得到了大幅度的應(yīng)用。目前，國外的電子設(shè)備多以邊界掃描進(jìn)行核心測試，內(nèi)置入芯片里進(jìn)行工業(yè)設(shè)備的集成。但是，這種芯片多由國外進(jìn)口，價值不菲，研制適合我國使用的芯片是提高整個行業(yè)的方法。邊界掃描技術(shù)的基本原理以將芯片引腳與內(nèi)部的邏輯組織之間相連，通過對于移位寄存器的數(shù)目增加量形成測試單元。以專用的邊界掃描控制引腳作為基礎(chǔ)，對芯片進(jìn)行管理，設(shè)定，封鎖，以及信息抽取，使芯片，電路板以及系統(tǒng)信息

4、達(dá)到完整的框架。以自身攜帶的自個串行接口（又名測試訪問端口tap）作為基礎(chǔ)，連接復(fù)雜的集成電路。除了測試訪問端口之外，集成電路可使用移位寄存器和狀態(tài)進(jìn)行邊界掃描功能。在測試數(shù)據(jù)輸入線上將芯片中自帶的數(shù)據(jù)輸入到寄存存儲器中，以測試時鐘進(jìn)行時間控制，進(jìn)行pcb輸入引線輸出。還可以通過不同芯片之間的反饋連接判斷判斷是否存在著故障。邊界掃描技術(shù)以內(nèi)部總線和芯片內(nèi)的掃描程序共同連接成為整體。圖1 邊界掃描技術(shù)原理圖2.邊界掃描技術(shù)測試流程邊界掃描技術(shù)可以實現(xiàn)電路板內(nèi)部引腳之間不同器件的互連，同時實現(xiàn)內(nèi)部儀器間的測試工作。在電路板的設(shè)計之處，引入可測試技術(shù)的概念，提高測試功能以及技術(shù)的覆蓋率，提高測試效率

5、，降低生產(chǎn)成本。在測試的過程中，測試的內(nèi)測試工作內(nèi)部指令儲存器完成，外測試由不同的信息源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互通，運用輸入輸出數(shù)據(jù)的參數(shù)比對，檢驗整個運行過程是否正確執(zhí)行。2.1內(nèi)測試內(nèi)測試是運用邊界掃描技術(shù)進(jìn)行電路板內(nèi)部元件的測試，可測試出元件中是否存在故障。邊界掃描技術(shù)在電路板內(nèi)部的測試分為三個過程，首先，檢查整條鏈路是否連接通順，保證基礎(chǔ)硬件的完整性。利用jtag接口的四條連接線，包括測試數(shù)據(jù)輸入（tdi）線進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，保證數(shù)據(jù)的有效輸入，方便從線路的源頭上檢查故障。運用測試數(shù)據(jù)輸出（tdo）進(jìn)行數(shù)據(jù)的打印比對，保證整個過程的正確性。以測試時鐘（tck）為內(nèi)在時間描述機(jī)制進(jìn)行測試過程的時間判斷。

6、選擇合適測試模式（tms）符合不同規(guī)格的電路板測試。其次，進(jìn)行各芯片之間的網(wǎng)絡(luò)連接互連，將數(shù)據(jù)信息通過芯片內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。通過故障燈顯示儀進(jìn)行傳輸過程的全觀察，確保芯片之間的連接沒有故障。最后，將內(nèi)置的測試技術(shù)對芯片進(jìn)行測試，利用jtag commander輔助工具對內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行連接測試。2.2外測試外測試是指對電路板的整個器件之間在進(jìn)行測試，保證電路版的設(shè)備完整性。外測式主要由以下步驟組成，首先，配置板級測試電路，保證整個測試基礎(chǔ)的運行，運用掃描鏈上的io電路對不同電路板上的物理測試引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，得到數(shù)據(jù)信息的正確反饋，保證連接商品的順暢。其次，進(jìn)行電路板上不同部件的互連性測試，進(jìn)行

7、pcb貼片，可以對所有類型的閃存進(jìn)行內(nèi)置編程，創(chuàng)建和校驗各級類型的數(shù)據(jù)庫，包括器件，模塊以及不同的板塊等。運行非邊界掃描單元進(jìn)行特征數(shù)據(jù)的檢測，包括db，ir，bs的互連以及二進(jìn)制計數(shù)的投其所好，模擬故障模式進(jìn)行全電路板間的掃描，檢測不同電路之間是否存在開路，斷路的現(xiàn)象。圖2 測試流程3.邊界掃描技術(shù)在電路板上的測試案例現(xiàn)在以pcb基礎(chǔ)樣板電路板為測試實例，此電路板由微處理器責(zé)整體器件之間的互連工作。通過以太網(wǎng)接口實現(xiàn)了與外路設(shè)備的連通，此設(shè)備上有如下幾個器件可以進(jìn)行測試，都具有相應(yīng)的接口器插座。根據(jù)此聲電路板的特點，進(jìn)行以下流程的測試。首先，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)備的測試，保證整個連接器件的完整性。對電

8、路的鏈路進(jìn)行自測試，保證各器材內(nèi)部的完整性，排除自帶的故障，包括鏈路的連接以及信號之間的連接。同時，保證所有器材的標(biāo)識碼和用戶標(biāo)識碼之間準(zhǔn)確無誤。自測試結(jié)束后，進(jìn)行bs器件之間的網(wǎng)絡(luò)連接測試。以自制的測試算法，包括零一算法等對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從網(wǎng)絡(luò)的接口一端向另一端進(jìn)行掃描，通過單元進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，再加另一掃描單元進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，最后由tdo進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。以打印測試的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行信息比對，測試網(wǎng)絡(luò)通路中是否存在著連接死角，并對故障進(jìn)行排除。其次，進(jìn)行整個電路板的核心測試。在電路板的整個測試進(jìn)程中，注重測試鏈路的設(shè)計效果。注意jtag信號的驅(qū)動問題。保證不同的信號接口在運行過程保持運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，同時，

9、按照已經(jīng)有的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，在板級進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出的過程中，進(jìn)行上拉電阻的拉高處理。同時，將電路的高壓狀態(tài)調(diào)整為低壓狀態(tài)，運用不同的電線分壓方法促進(jìn)電路板內(nèi)部設(shè)備之間的兼容性，如果技術(shù)不支持，可用相應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換器完成。4.結(jié)論隨著電子元件的大規(guī)模集成化，以及芯片內(nèi)部封裝越來越密的特點，邊界掃描技術(shù)測試的機(jī)制可以解決引腳過密的問題以及加大設(shè)備之間的連接度。因此，邊界掃描技術(shù)在電路權(quán)測試中的運用必然成為一種歷史潮流。對邊界掃描技術(shù)進(jìn)行深層次的研究，不僅可以加強(qiáng)對于電路板上可控點以及測試點的數(shù)目增多，同時，也可以減少測試時間，提高資金的利用率，對于工業(yè)設(shè)備的發(fā)展具有極其深遠(yuǎn)的意義?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1劉明云，李桂祥，張賢志.基于邊界掃描的板級動態(tài)掃描鏈路設(shè)計策略j.現(xiàn)代雷達(dá)，2005（01）.2牛春平，常天慶，陳圣儉，任哲平.應(yīng)用邊界掃描技術(shù)提高電路板可測試性的兩種優(yōu)化問題j.微電子學(xué)與計算機(jī)，2004（11）.3都學(xué)新，張宏偉，許東兵.數(shù)字系統(tǒng)的故障診