基于邊界掃描的故障定位軟件設(shè)計(jì)

陳建

【摘 要】本文以邊界掃描測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)電路板的故障定位方法進(jìn)行了深入研究。以走步算法為核心來(lái)完成整個(gè)測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)，達(dá)到快速定位故障的目的。

【關(guān)鍵詞】邊界掃描;故障定位;軟件設(shè)計(jì)

1、研究背景

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，通過(guò)探頭與測(cè)試點(diǎn)接觸獲取信息的方式已經(jīng)很難滿足當(dāng)前的測(cè)試需求。邊界掃描測(cè)試技術(shù)是一種可以脫離物理探針來(lái)完成復(fù)雜電路板測(cè)試的技術(shù)。

當(dāng)前各種復(fù)雜的軟件設(shè)計(jì)限制了邊界掃描的使用，因此需要一種簡(jiǎn)單且快速進(jìn)行故障定位的測(cè)試方法。

2、邊界掃描測(cè)試技術(shù)的原理。

邊界掃描實(shí)現(xiàn)的原理如圖1所示。

在邊界掃描器件的每一個(gè)管腳上都有一個(gè)BSC，即邊界掃描寄存器單元，它在器件正常工作狀態(tài)下猶如透明元件，不影響器件的正常工作。在進(jìn)入邊界掃描測(cè)試狀態(tài)后，通過(guò)TAP控制器，把數(shù)據(jù)通過(guò)TDI管腳打到對(duì)應(yīng)的測(cè)試寄存器中，之后通過(guò)TDO管腳采集輸出，通過(guò)對(duì)比輸入激勵(lì)和輸出響應(yīng)來(lái)判斷是否存在故障。

3、測(cè)試軟件與設(shè)計(jì)

3.1軟件設(shè)計(jì)綜述

本文中主要使用了TCL腳本語(yǔ)言，TCL腳本語(yǔ)言是一種解釋性語(yǔ)言，擴(kuò)展性和移植性較好，可以在不同的電路板之間快速移植代碼。

主要針對(duì)走步算法進(jìn)行分析，測(cè)試開(kāi)始后，首先進(jìn)行全0全1測(cè)試，全0全1測(cè)試是為了防止在測(cè)試呆滯故障時(shí)出現(xiàn)故障混淆，通過(guò)對(duì)比測(cè)試激勵(lì)與測(cè)試響應(yīng)來(lái)判斷是否存在固定故障，若存在，則記錄故障引腳及故障類型;然后進(jìn)行走步1測(cè)試，通過(guò)對(duì)比測(cè)試激勵(lì)與測(cè)試響應(yīng)來(lái)判斷是否存在線或短路故障以及開(kāi)路故障等，并記錄相應(yīng)的故障管腳;最后進(jìn)行走步0測(cè)試，同理通過(guò)對(duì)比測(cè)試激勵(lì)與測(cè)試響應(yīng)來(lái)判斷是否存在線與短路故障與開(kāi)路故障。如果走步1走步0測(cè)試通過(guò)則證明相應(yīng)測(cè)試模塊無(wú)故障，測(cè)試結(jié)束。

3.2互聯(lián)測(cè)試中測(cè)試向量生成及應(yīng)用

要完成故障的精確定位，必須依照測(cè)試算法產(chǎn)生測(cè)試向量來(lái)進(jìn)行測(cè)試，因此測(cè)試向量的生成是測(cè)試代碼中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

本文基于走步算法來(lái)完成測(cè)試向量生成，走步1算法的初始串行測(cè)試向量為“1，0，0，…，N”然后讓“1”順序移位，構(gòu)成N個(gè)串行測(cè)試向量的組合，與走步1算法對(duì)應(yīng)的是走步0算法，走步0算法的初始測(cè)試向量為“0，1，1，…，N”，然后讓“0”順序移位。基于以上原理，在測(cè)試代碼中利用移位指令來(lái)生成所需的測(cè)試向量。利用走步1算法的函數(shù)，將產(chǎn)生的測(cè)試向量依次取反后再與“1”相與即可獲得走步0的測(cè)試向量。通過(guò)測(cè)試對(duì)比可以精確的定位呆滯故障、開(kāi)路故障、線或故障和線與故障。

3.3功能測(cè)試中測(cè)試向量生成及應(yīng)用

功能測(cè)試中測(cè)試向量的產(chǎn)生與互聯(lián)測(cè)試測(cè)試向量的產(chǎn)生方法一致，但在測(cè)試方法上有所不同，如圖2所示為實(shí)例電路中邊界掃描器件控制的功能測(cè)試。

功能測(cè)試需要參照相應(yīng)器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)，例如FLASH。需要按照手冊(cè)中的時(shí)序圖完成狀態(tài)控制以及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。

在數(shù)據(jù)線測(cè)試時(shí)，將走步算法產(chǎn)生的測(cè)試向量，也即是將數(shù)據(jù)向一個(gè)固定的地址上寫(xiě)入，然后再去讀取該地址的數(shù)據(jù)，來(lái)判斷寫(xiě)入的數(shù)據(jù)與讀出的數(shù)據(jù)是否一致，一致則表明無(wú)故障，不一致則表明對(duì)應(yīng)的某一數(shù)據(jù)線存在故障。

地址線測(cè)試時(shí)需要分兩步進(jìn)行：第一步測(cè)試地址線短路，首先將地址線低位到高位依次拉高，也即是用走步1算法產(chǎn)生的測(cè)試向量作為寫(xiě)入的地址，向這些地址內(nèi)容寫(xiě)入一個(gè)固定的數(shù)據(jù)0x555，然后向地址空間0x00內(nèi)寫(xiě)入數(shù)據(jù)0x00，分別讀取上述地址空間的內(nèi)容，任何一根地址線短路，其地址將變?yōu)?x00，其地址空間中的數(shù)據(jù)都將被后寫(xiě)入的數(shù)據(jù)覆蓋，不能再讀出0x555，從而判斷出某一地址線故障;第二步測(cè)試地址線開(kāi)路，用走步0算法產(chǎn)生的測(cè)試向量作為寫(xiě)入的地址，然后向上述地址空間寫(xiě)入數(shù)據(jù)0xaaa，然后向最高位地址0xfff寫(xiě)入0x00，任何一根地址線開(kāi)路的話，地址將變?yōu)?xfff，其內(nèi)容將被后寫(xiě)入的0x00所覆蓋，不能再讀出0xaaa。

由上述測(cè)試流程，可完成NVRAM以及FLASH等存儲(chǔ)器的測(cè)試。

4、結(jié)論

邊界掃描測(cè)試技術(shù)是一種適用于大規(guī)模集成電路的測(cè)試技術(shù)，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)必將在大規(guī)模集成電路的測(cè)試方面處于領(lǐng)先地位。本文主要以走步算法為核心介紹軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，使走步算法產(chǎn)生的測(cè)試向量能使用在互聯(lián)測(cè)試與功能測(cè)試中，大大簡(jiǎn)化測(cè)試方法并可對(duì)故障進(jìn)行快速定位。

（作者單位：中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所）