邊界掃描技術(shù)在板級可測性設計中的應用探索

李 薇

(上海航空測控技術(shù)研究所，上海，201601）

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邊界掃描技術(shù)在板級可測性設計中的應用探索

李 薇

(上海航空測控技術(shù)研究所，上海，201601）

摘要：隨著硬件系統(tǒng)的規(guī)模不斷龐大，其內(nèi)部精度也逐漸增加，相關(guān)的測試工作難度越來越大，在這一過程中應用邊界掃描技術(shù)則能夠較好的解決這一問題。本文主要探討了邊界掃描技術(shù)的原理，從設計、優(yōu)化等各個方便針對邊界掃描技術(shù)在板級可測性設計中的應用。最終結(jié)果提示該技術(shù)能夠顯著降低測試時間，對于提高系統(tǒng)經(jīng)濟價值具有較好的作用。

關(guān)鍵詞：邊界掃描技術(shù)；板級測試；電路板

科學技術(shù)的發(fā)展使電子產(chǎn)品在開發(fā)和生產(chǎn)過程中的電路器件布局越來越復雜，給其檢測工作造成了較大的阻礙，電路系統(tǒng)的可測性出現(xiàn)大幅度的下降，常規(guī)的測試探針難以接觸到電路板引線，常規(guī)電路板BIT設計測試問題得不到解決。邊界掃描測試（BST）所指的是面向電路板測試的芯片可測性設計手段，對存在于期間輸出、輸入管腳和內(nèi)核電路之間的邊界掃描單元以及外圍電路進行測試，很大程度上提高器件的可控性。

1　基于聯(lián)合測試行動組（JIAG）的可測性設計方法

1.1測試類型

通過邊界掃描技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)各個器件之間的相互連通，從而實現(xiàn)對器件與電路板靜態(tài)功能側(cè)測試以及器件本身的測試。首先是器件之間的聯(lián)通路測試，也是邊界掃描技術(shù)中最為基礎的測試類型之一，其方法為從互聯(lián)網(wǎng)絡的一段邊界掃描單元加載輸出值，然后發(fā)出測試的命令，基于網(wǎng)絡另一端的的邊界掃描單元讀值，依照輸出的結(jié)果即可以判斷故障現(xiàn)象。

第二是對期間與電路板的靜態(tài)功能測試，并可以將其分為功能測試與簇測試。前者的基本方法是將測試矢量串行移位與器件中，或者是在電路板的數(shù)據(jù)輸入端邊界掃描單元發(fā)送命令，對比數(shù)據(jù)輸出端的測試相應與正確相應之間的差異就能夠結(jié)果。簇測試的方法是由待檢測非掃描邊界掃描器件周邊的掃描器件提供測試通道，能夠?qū)y試相應數(shù)據(jù)進行讀取，隨后對比測試相應與正確相應，得到準確的測試結(jié)論。最后是器件的自測試，針對有JTAG自測試功能的器件進行測試的情況下，利用邊界掃描測試的總線能夠發(fā)送測試命令，實現(xiàn)對測試矢量加載以及響應的自動化，最后通過邊界掃描測試總線對測試結(jié)果進行輸出。

1.2可測性設計方法

可測性設計所指的是對電路與系統(tǒng)進行設計的同時考慮到系統(tǒng)測試的問題，當前，掃描器件與非邊界掃描器件組裝混合技術(shù)的電路板測試問題為主要研究對象。解決這一問題的思路則是通過電路板上邊界掃描器件實現(xiàn)對非邊界掃描器件的測試，要實現(xiàn)整版的邊界掃描設計則需要置入更多的掃描結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多個掃描鏈，主要實現(xiàn)的方法有三種：首先是對邊界掃描器件予以置換。在對電路板進行可測性設計的過程中，應當選擇具有相同功能的、有邊界掃描結(jié)構(gòu)的器件對原有器件進行置換，獲得邊界掃描機構(gòu)，進而促使電路板獲得可控性；第二是置入邊界掃描結(jié)構(gòu)，具體是通過掃描器件自帶的邊界掃描單元對非邊界掃描電路進行控制；第三種是自建掃描結(jié)構(gòu)置入的方法，原理在于通過現(xiàn)場可邊界的程度在邊界掃描結(jié)果中插入一個BIST內(nèi)核，附加額外的邊界掃描結(jié)構(gòu)得到可測性技術(shù)。

2　PCB可測性優(yōu)化設計方案

2.1PCB可測性優(yōu)化策略

首先需要減少電路板的復雜性，通過實施電路板測試性能優(yōu)化設計，對復雜性與測試性進行調(diào)整與改善，盡量達到二者之間的平衡。通常從兩個方面進行調(diào)整：首先是確保測試性能得到改善的情況減少設計的復雜性；此外則是復雜性足夠的情況下實現(xiàn)最大的測試性能改善。在調(diào)整設計復雜性的過程中，在確?？蓽y性的基礎上整體考慮線路板的設計問題，盡可能更少的使用額外的邊界掃描器件。結(jié)合板上器件的相互連接關(guān)系進行描述，給出邊界掃描結(jié)構(gòu)的置入點。對置入點進行選擇的時候盡可能使覆蓋網(wǎng)絡器件，減少額外其間的使用數(shù)量，實現(xiàn)對整個線路板網(wǎng)絡的覆蓋。通常情況下，邊界掃描結(jié)構(gòu)的置入點所處的網(wǎng)絡連接的器件管腳數(shù)量越多，就能夠為測試提供更多的信息，測試性就越高。

2.2可測性的方案的設計

結(jié)合實踐經(jīng)驗，板級故障模型主要分為以下幾種：首先是呆滯型、第二是短路型、第三是固定開路型。板結(jié)的節(jié)點模型主要分為直接導線相連節(jié)點、多個驅(qū)動節(jié)點、邏輯組件節(jié)點等。結(jié)合這一系列特征能夠優(yōu)化測試性設計。例如邊界掃描板級測試的過程中，針對PCB器件之間的連線與管腳故障予以檢測和隔離，實現(xiàn)系統(tǒng)編程。測試邊界掃描版的通用策略為執(zhí)行板級邊界掃描基本結(jié)果的完整性。外部測試、內(nèi)部測試與采樣測試是邊界掃描器件的主要方法。針對互連線的測試方法為基于測試控制器的控制，從互聯(lián)網(wǎng)的一段通過邊界掃描鏈串行注入測試向量，邊界掃描單元加載之后發(fā)送測試命令，隨之通過另一端邊界掃描單元并實現(xiàn)采集程序，通過掃描鏈輸出，根據(jù)結(jié)果即可判斷故障的發(fā)生。但是當電路板系統(tǒng)上均為邊界掃描器件的情況下，只要實現(xiàn)部分器件的首尾相連，其構(gòu)成的掃描鏈即可以實現(xiàn)對電路板的測試。不過在大多數(shù)情況下，電路板系統(tǒng)中會或多或少的存在非邊界掃描期間，這樣的情況下需要對非邊界掃描器件同時進行測試。通過對選擇將非邊界掃描器件進行分組，利用邊界掃描器件實現(xiàn)對組和組的測試。如果還要進一步實現(xiàn)對于整版邊界掃描設計，還需要置入更多的邊界掃描結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的應用能夠構(gòu)成掃描鏈路，這樣電路板中任何一個內(nèi)部點都可以作為測試點使用。實現(xiàn)了非邊界掃描電路的包圍，實現(xiàn)完全的掃描鏈路的測試。

參考文獻

[1] 杜影,李洋,徐鵬程等.基于微控制器的嵌入式邊界掃描解決方案[J] .計算機測量與控制,2014,22(3):686-689.

[2] 張驚蟄,謝永樂.一種電路板網(wǎng)絡化診斷測試的可測性設計方法[J] .微電子學與計算機,2010,27(12):10-13.

The application of boundary scan technique to the design of board level testability

Li Wei
(shanghai aero measurement-control ling research institute,ShangHai,201601)

Abstract：As the size of the hardware system has a huge,is also a gradual increase in the interior accuracy,related to the difficulty of testing work is more and more big,the application of boundary scan technology in the process can solve this problem.This paper mainly discusses the principle of boundary scan technology,convenient from each design,optimization for the boundary scan test application in design of board level.The final results indicate that the technology can significantly reduce the test time,which has a good effect on improving the economic value of the system.

Keywords：boundary scan technology;board level test;circuit board

作者簡介

李薇（1978-），女，漢族，碩士，高工，航空測控技術(shù)研究，研究方向：航空綜合測試與故障診斷