基于Scan Works的含邊界掃描器件電路板的測試方法研究

中共青島市委黨校 孫麗平

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基于Scan Works的含邊界掃描器件電路板的測試方法研究

中共青島市委黨校 孫麗平

【摘要】本文從工程應用的角度，通過利用Scan Works軟件和通用邊界掃描器，提出一種通用的含邊界掃描器件電路板的測試思路，優(yōu)化了測試矢量，從簇模型的建立到Macro語言編寫測試程序，構(gòu)建了完整的測試流程。

【關鍵詞】邊界掃描；Scan Works；掃描鏈路；Macro語言

近年來，隨著邊界掃描器件的廣泛應用，邊界掃描測試系統(tǒng)和測試軟件的開發(fā)也取得了非常大的進展。本文以ASSET公司的Scan Works軟件為基礎的測試平臺，搭建專用的測試系統(tǒng)對含邊界掃描器件的電路進行測試。

1　測試要素介紹

1.1測試系統(tǒng)構(gòu)成

本文研究采用的開發(fā)平臺是Scan Works測試系統(tǒng)。測試硬件包括：計算機、Windows操作系統(tǒng)、美國ASSET Inter Tech公司的Scan Works測試軟件、PCI-410硬件控制器、接口適配盒和電纜。測試軟件Scan Works能根據(jù)網(wǎng)絡表和復雜邏輯器件的BSDL文件，產(chǎn)生所需測試程序。邊界掃描控制器PCI-410能夠?qū)崿F(xiàn)標準測試，將程序中的測試指令和測試向量轉(zhuǎn)換成符合IEEE標準的數(shù)據(jù)形式，再經(jīng)邊界掃描總線輸出給UUT，接收響應數(shù)據(jù)回到測試系統(tǒng)中，從而實施測試。

1.2被測電路介紹

圖1　被測電路圖

該電路是某雷達設備上的對空檢測板的部分電路，作用是把雷達的回波信號進行處理，從中檢測出有用的目標信息，并把目標坐標送給任務計算機軟件進行跟蹤處理。

2　測試流程介紹

完整的測試流程如圖2所示：

圖2　邊界掃描測試流程

2.1建模

通過對電路網(wǎng)表文件的分析，獲取UUT器件連接關系、掃描鏈路信息、邊掃器件之間、邊掃器件與非邊掃器件之間引腳對應關系，為測試向量生成做好準備［1］。在測試之前，就要獲取被測邊掃器件的BSDL文件，對于沒有模型的器件需要為其建立模型。建模分兩種方法。第一種方法：建立器件模型——編譯模型——加載模型。模型由TCL（Tool Command Language）語言編寫。第二種方法：建立簇模型。簇模型對電路進行基本功能的描述，負責完成邊界掃描驅(qū)動器和接收器之間的互連測試［2］。導入測試工程網(wǎng)表，生成Scan Works格式的網(wǎng)表文件。

2.2建立掃描鏈路

在建立工程之前，要進行軟件環(huán)境設置，包括工程路徑、文本閱讀器、庫路徑等；建立掃描鏈內(nèi)的器件的掃描順序、創(chuàng)建測試檢查邊掃路徑、邊掃器件之間的互連測試和邊掃器件和非邊掃器件之間的測試［2］，這些都是為接下來使用Scan Works執(zhí)行測試和故障診斷做準備。

（1）分析被測板電路以確定掃描鏈：要確定JTAG鏈的個數(shù)和順序、邊掃器件類型、是否包含存儲器。

（2）掃描路徑完整性驗證的測試：對測試程序進行編譯，運行，由Scan Works產(chǎn)生測試報告來對每個邊掃器件的測試結(jié)果進行闡述，同時，當邊掃控制器發(fā)送的測試向量通過掃描鏈路后，將實際測量值與發(fā)送值進行比較，即可判定該器件功能是否正常。

（3）創(chuàng)建測試工程。進一步確定掃描鏈上的邊掃器件的掃描順序，軟件自動創(chuàng)建設計描述文件并執(zhí)行掃描鏈分析和驗證。首先進行掃描路徑配置。通常多個邊掃器件的TDI和TDO會互相連接，形成TDI-TDO-TDI形式的菊花鏈［3］。通過芯片自帶的BSDL文件和程序算法產(chǎn)生測試數(shù)據(jù)，對邊界掃描鏈進行測試，在完成芯片間測試的基礎上完成整板的功能測試和互連測試。最后，導入BSDL文件，完成掃描鏈設置。如圖3所示：

圖3　掃描路徑

（4）Buses（總線）定義和Macro語言

Buses是來將邊掃器件的引腳進行分組定義，稱為總線驅(qū)動。Macro語言是VHDL語言的子集，由編譯器和解析器組成。編譯器用來獲取代碼和生成可執(zhí)行程序，解析器獲取可執(zhí)行程序并執(zhí)行。

下面截取一段Macro典型功能代碼，用來測試U4雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。實現(xiàn)的功能是：利用U4周圍的邊掃器件完成其簇測試并完成激勵的輸入、獲取和比較。

UUT：=BYPASS；

Sc_scan（IR）；

U1.Istruction.TDI：=SAMPLE；

U7.Istruction.TDI：=SAMPLE；

Sc_scan（IR）；

U1_Enable：=0；

U7_Enable：=11b；

Sc_scan（DR）；

U1.Istruction.TDI：=EXTEST；

U7.Istruction.TDI：=EXTEST；

Sc_scan（IR）；

FF_PRESET：=1

Apply group（FF_CLK，F(xiàn)F_J，F(xiàn)F_K_NOT，F(xiàn)F_CLEAR）；

Compare group（FF_Q，F(xiàn)F_Q_NOT）；

Apply data（0b，0b，0b，0b）；

Compare data；

Apply data（0b，1b，1b，1b）；

Compare data（1b，0b）；

Apply data（0b，0b，0b，1b）；

Compare data（1b，0b）；

Apply data（1b，0b，0b，1b）；

Compare data（0b，1b）；

2.3掃描鏈路驗證

掃描鏈路驗證即檢查掃描鏈的完整性和掃描鏈中器件正確的掃描順序，包括原理圖、網(wǎng)表和Scan Works中的設計描述。還要檢查BSDL文件和掃描鏈描述檢查板上器件裝配是否正確［4］。

2.4邊掃器件之間的互連測試

首先需要對原理圖進一步分析，確保模型的設置與實際電路功能相符，避免網(wǎng)表和編譯出錯。編譯成功后，就可以查看該板的引腳短路和開路故障覆蓋率。運行測試程序，就可以生成需要的結(jié)果。在Scan Works軟件完成測試后，要進行測試驗證，即人為設置故障點，編寫Macro程序，檢驗理論值與人為設置的故障是否相符，來判定測試的有效性。

3　實驗結(jié)果分析

根據(jù)前述的邊界掃描測試法的研究，可以對常見故障進行模擬測試。

4　結(jié)論與展望

（1）即使實際測試結(jié)果與模擬測試結(jié)果一致，也并不能說明電路就完全沒有故障，在測試項目中，需要保留一些整體功能測試。（2）對于小電抗的分立元件或射頻混合信號電路，IEEEll49.4標準的運用受到限制。

參考文獻

［1］雷加，李延平.數(shù)模混合邊界掃描技術(shù)的研究現(xiàn)狀與進展［J］.計算機測量與控制，2010，04：734-737.

［2］曹子劍，杜舒明.邊界掃描在帶DSP芯片數(shù)字電路板測試中的應用［J］.電子工程師，2008，03：12-14.

［3］尤路，譚劍波，夏勇.基于邊界掃描技術(shù)的通用測試系統(tǒng)設計［J］.合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2013，04：452-455.

［4］“IEEE Standard Test Access Port and Boundary-Scan Architecture”， IEEE Standard 1149.1-2001，IEEE Standards Board，345 East 47th St.New York NY 10017，2001.

作者簡介：

孫麗平（1976—），女，碩士，工程師，研究方向：設備維修。