在现代电子应用系统中,印刷电路板越来越复杂,多层板的设计越来越普遍,大量使用各种表贴元件和BGA(ball grid array) 封装元件,元器件的管脚数和管脚密度不断提高,使用万用表、示波器测试芯片的传统“探针”方法已不能满足要求。在这种背景下,早在20世纪80年代,联合测试行动组(joint test action group,简称JTAG) 起草了边界扫描测试(boundary-scan testing,简写BST)规范,后来在1990年被批准为IEEE标准1149.1-1990规定,简称JTAG标准。
边界扫描测试有两大优点:一个是方便芯片的故障定位,迅速准确地测试两个芯片管脚的连接是否可靠,提高测试检验效率;另一个是,具有JTAG接口的芯片,内置一些预先定义好的功能模式,通过边界扫描通道来使芯片处于某个特定的功能模式,以提高系统控制的灵活性和方便系统设计。现在,所有复杂的IC 芯片几乎都具有JTAG控制接口,JTAG控制逻辑简单方便,易于实现。
边界扫描测试是通过在芯片的每个I/O脚附加一个边界扫描单元(BSC,boundary scan cell)以及一些附加的测试控制逻辑实现的,BSC 主要是由寄存器组成的。每个I/O管脚都有一个BSC,每个BSC 有两个数据通道:一个是测试数据通道,测试数据输入TDI(test data input)、测试数据输出TDO(test data output);另一个是正常数据通道,正常数据输入NDI(normal data input)、正常数据输出NDO(normal data output)。
图表 1 可编程器件的内部逻辑
在正常工作状态,输入和输出数据可以自由通过每个BSC,正常工作数据从NDI进,从NDO出。在测试状态,可以选择数据流动的通道:对于输入的IC(集成电路,integrated circuit)管脚,可以选择从NDI或从TDI输入数据;对于输出的IC管脚,可以选择从BSC输出数据至NDO,也可以选择从BSC输出数据至TDO。为了测试两个JTAG 设备的连接,首先将JTAG设备1某个输出测试脚的BSC置为高或低电平,输出至NDO,然后,让JTAG设备2的输入测试脚来捕获从管脚输入的NDI值,再通过测试数据通道将捕获到的数据输出至TDO,对比测试结果,即可快速准确的判断这两脚是否连接可靠。
图表 2 边界扫描原理示意图
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