SN54ABT8652和SN74ABT8652掃描測(cè)試設(shè)備：邊界掃描技術(shù)的卓越之選

在如今復(fù)雜的電路板組裝測(cè)試領(lǐng)域，邊界掃描技術(shù)成為提高測(cè)試效率和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。而Texas Instruments的SN54ABT8652和SN74ABT8652掃描測(cè)試設(shè)備，正是這一技術(shù)的杰出代表。今天，我們就來(lái)深入剖析這兩款設(shè)備的特性、功能及工作機(jī)制。

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一、產(chǎn)品概述

SN54ABT8652和SN74ABT8652是帶有八進(jìn)制總線收發(fā)器和寄存器的掃描測(cè)試設(shè)備，隸屬于Texas Instruments的SCOPE? 可測(cè)試性集成電路家族。它們完全兼容IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990（JTAG）測(cè)試訪問(wèn)端口和邊界掃描架構(gòu)，這使得它們?cè)趶?fù)雜電路板組件的測(cè)試中具備強(qiáng)大的適應(yīng)性和功能性。

特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

1. SCOPE?指令集豐富：涵蓋IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990所需指令，還包括可選的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令，同時(shí)支持并行簽名分析（PSA）和偽隨機(jī)模式生成（PRPG）等功能。
2. 雙邊界掃描單元：每個(gè)I/O配備兩個(gè)邊界掃描單元，提供了更高的靈活性，能夠更精準(zhǔn)地對(duì)設(shè)備的I/O邊界進(jìn)行測(cè)試和控制。
3. 先進(jìn)的EPIC - ΙΙB? BiCMOS設(shè)計(jì)：顯著降低了功耗，在提高能源利用效率的同時(shí)，減少了設(shè)備的發(fā)熱問(wèn)題。
4. 多種封裝選項(xiàng)：包括收縮小外形（DL）、塑料小外形（DW）封裝、陶瓷芯片載體（FK）和標(biāo)準(zhǔn)陶瓷雙列直插封裝（JT），滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

工作模式

• 正常模式：功能上等同于’F652和’ABT652八進(jìn)制總線收發(fā)器和寄存器。在正常模式下激活測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP），不會(huì)影響SCOPE? 八進(jìn)制總線收發(fā)器和寄存器的功能操作。
• 測(cè)試模式：正常的總線收發(fā)器和寄存器操作被抑制，測(cè)試電路啟用，可對(duì)設(shè)備的I/O邊界進(jìn)行觀察和控制，按照IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990執(zhí)行邊界掃描測(cè)試操作。

二、數(shù)據(jù)流向控制

數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向（A到B和B到A）的流動(dòng)由時(shí)鐘（CLKAB和CLKBA）、選擇（SAB和SBA）和輸出使能（OEAB和OEBA）輸入控制。我們以A到B的數(shù)據(jù)流向?yàn)槔M(jìn)行分析：

• 時(shí)鐘控制：A總線上的數(shù)據(jù)在CLKAB的上升沿被時(shí)鐘同步到相關(guān)寄存器中。
• 選擇控制：當(dāng)SAB為低電平時(shí)，實(shí)時(shí)的A數(shù)據(jù)被選擇傳輸?shù)紹總線（透明模式）；當(dāng)SAB為高電平時(shí)，存儲(chǔ)的A數(shù)據(jù)被選擇傳輸?shù)紹總線（寄存器模式）。
• 輸出使能控制：當(dāng)OEAB為高電平時(shí)，B輸出處于活動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)OEAB為低電平時(shí)，B輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。

B到A的數(shù)據(jù)流向控制原理與A到B類似，只是使用CLKBA、SBA和OEBA輸入。

三、測(cè)試架構(gòu)與操作

測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP）

通過(guò)符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的4線測(cè)試總線或TAP來(lái)傳輸串行測(cè)試信息，包括測(cè)試指令、測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試控制信號(hào)。TAP控制器監(jiān)控TCK和TMS信號(hào)，從中提取同步和狀態(tài)控制信號(hào)，為設(shè)備中的測(cè)試結(jié)構(gòu)生成相應(yīng)的片上控制信號(hào)。

TAP控制器狀態(tài)機(jī)

TAP控制器是一個(gè)同步有限狀態(tài)機(jī)，共有16個(gè)狀態(tài)，其中包括6個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和10個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)。主要有兩條路徑：一條用于訪問(wèn)和控制所選數(shù)據(jù)寄存器，另一條用于訪問(wèn)和控制指令寄存器，且一次只能訪問(wèn)一個(gè)寄存器。下面為大家詳細(xì)介紹幾個(gè)重要狀態(tài)：

• Test - Logic - Reset（測(cè)試邏輯復(fù)位）：設(shè)備上電后進(jìn)入此狀態(tài)，測(cè)試邏輯復(fù)位并禁用，設(shè)備執(zhí)行正常邏輯功能。指令寄存器復(fù)位為選擇BYPASS指令的二進(jìn)制值11111111，邊界掃描寄存器和邊界控制寄存器也會(huì)復(fù)位到相應(yīng)的上電值。
• Run - Test/Idle（運(yùn)行測(cè)試/空閑）：在執(zhí)行任何測(cè)試操作之前，TAP控制器必須經(jīng)過(guò)此狀態(tài)。這是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)試邏輯可以在此狀態(tài)下主動(dòng)運(yùn)行測(cè)試或處于空閑狀態(tài)。
• Capture - DR（捕獲數(shù)據(jù)寄存器）：當(dāng)選擇數(shù)據(jù)寄存器掃描時(shí)，TAP控制器經(jīng)過(guò)此狀態(tài)，所選數(shù)據(jù)寄存器可根據(jù)當(dāng)前指令捕獲數(shù)據(jù)值。
• Shift - DR（移位數(shù)據(jù)寄存器）：進(jìn)入此狀態(tài)后，數(shù)據(jù)寄存器置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，數(shù)據(jù)在每個(gè)TCK周期內(nèi)通過(guò)所選數(shù)據(jù)寄存器串行移位。

四、寄存器詳解

指令寄存器（IR）

長(zhǎng)度為8位，用于指示設(shè)備要執(zhí)行的指令。指令內(nèi)容包括操作模式（正常模式或測(cè)試模式）、要執(zhí)行的測(cè)試操作、在數(shù)據(jù)寄存器掃描期間要選擇的三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中的哪一個(gè)，以及在Capture - DR期間要捕獲到所選數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)來(lái)源。在Capture - IR期間，IR捕獲二進(jìn)制值10000001；在Update - IR期間，移位進(jìn)入IR的值被加載到影子鎖存器中，當(dāng)前指令更新并生效。

數(shù)據(jù)寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：長(zhǎng)度為38位，為每個(gè)正常功能輸入包含一個(gè)邊界掃描單元（BSC），為每個(gè)正常功能I/O包含兩個(gè)BSC（一個(gè)用于輸入數(shù)據(jù)，一個(gè)用于輸出數(shù)據(jù)）。用于存儲(chǔ)要應(yīng)用于片上正常邏輯輸入和/或設(shè)備輸出端子的測(cè)試數(shù)據(jù)，或捕獲片上正常邏輯輸出和/或設(shè)備輸入端子上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。
• 邊界控制寄存器（BCR）：長(zhǎng)度為11位，用于在RUNT指令的上下文中實(shí)現(xiàn)基本SCOPE? 指令集未包含的其他測(cè)試操作，如PRPG、帶輸入屏蔽的PSA和二進(jìn)制計(jì)數(shù)（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位掃描路徑，可選擇以縮短系統(tǒng)掃描路徑的長(zhǎng)度，減少完成測(cè)試操作必須應(yīng)用的每個(gè)測(cè)試圖案的位數(shù)。

五、指令操作

指令寄存器操作碼

設(shè)備支持多種指令，每種指令對(duì)應(yīng)不同的操作和功能，例如：

• Boundary scan（邊界掃描）：符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令，選擇BSR在掃描路徑中，設(shè)備在測(cè)試模式下運(yùn)行。
• Bypass scan（旁路掃描）：符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的BYPASS指令，選擇旁路寄存器在掃描路徑中，設(shè)備在正常模式下運(yùn)行。
• Sample boundary（采樣邊界）：符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令，選擇BSR在掃描路徑中，設(shè)備在正常模式下運(yùn)行。

邊界控制寄存器操作碼

BCR操作碼由BCR位2 - 0解碼，對(duì)應(yīng)的測(cè)試操作在RUNT指令的Run - Test/Idle狀態(tài)下執(zhí)行，例如：

• Sample inputs/toggle outputs (TOPSIP)：在每個(gè)TCK的上升沿，所選設(shè)備輸入端子上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)被捕獲到所選BSC的移位寄存器元件中，所選輸出BSC的移位寄存器元件中的數(shù)據(jù)被翻轉(zhuǎn)。
• Pseudo - random pattern generation/16 - bit mode (PRPG)：以16位模式生成偽隨機(jī)模式。
• Parallel - signature analysis/16 - bit mode (PSA)：以16位模式進(jìn)行并行簽名分析。

六、總結(jié)與思考

SN54ABT8652和SN74ABT8652掃描測(cè)試設(shè)備憑借其豐富的功能、先進(jìn)的設(shè)計(jì)和靈活的架構(gòu)，為復(fù)雜電路板的測(cè)試提供了強(qiáng)大的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的測(cè)試需求，合理選擇指令和操作模式，以實(shí)現(xiàn)最高效、最準(zhǔn)確的測(cè)試。同時(shí)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，邊界掃描技術(shù)也在不斷演進(jìn)，我們可以思考如何進(jìn)一步優(yōu)化這些設(shè)備的性能，以適應(yīng)未來(lái)更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和測(cè)試要求。大家在使用這兩款設(shè)備的過(guò)程中，是否也遇到過(guò)一些獨(dú)特的問(wèn)題或有一些創(chuàng)新的應(yīng)用思路呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。