深入了解SCANSTA112：7端口多分支IEEE 1149.1（JTAG）多路復(fù)用器

在電子測(cè)試領(lǐng)域，IEEE 1149.1（JTAG）標(biāo)準(zhǔn)為電路板和芯片的測(cè)試提供了強(qiáng)大的支持。而TI的SCANSTA112作為一款7端口多分支IEEE 1149.1（JTAG）多路復(fù)用器，更是為復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試帶來了新的解決方案。今天，我們就來深入探討一下這款器件。

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一、產(chǎn)品概述

SCANSTA112是TI推出的一款支持多分支地址和多路復(fù)用IEEE - 1149.1掃描鏈的器件，它是SCANPSC110和SCANSTA111的超集，繼承了前兩者的所有特性和功能。該器件主要用于將掃描鏈劃分為可管理的大小，或者將特定設(shè)備隔離到單獨(dú)的鏈上，從而提高故障隔離能力、縮短測(cè)試和編程時(shí)間，并減少向量集的大小。

二、產(chǎn)品特性

1. 地址能力

• 8個(gè)地址輸入支持多達(dá)249個(gè)唯一插槽地址、一個(gè)詢問地址、一個(gè)廣播地址和4個(gè)多播組地址（地址000000保留），具備真正的IEEE 1149.1分層和多分支可尋址能力。

  2. 端口配置

• 擁有7個(gè)與IEEE 1149.1兼容的可配置本地掃描端口，雙向背板和LSP?端口是可互換的從端口。
• 當(dāng)成為從端口時(shí)，能夠忽略背板端口的TRST信號(hào)。

  3. 工作模式

• 縫合器模式（Stitcher Mode）：可繞過1級(jí)和2級(jí)協(xié)議。
• 透明模式（Transparent Mode）：可通過單條指令啟用，方便地將背板IEEE 1149.1引腳緩沖到單個(gè)本地掃描端口。

  4. 其他特性

• 通用本地端口直通位可用于傳遞閃存編程的寫入脈沖或監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。
• 具有已知的上電狀態(tài)，所有本地掃描端口都有TRST RST。
• 配備32位TCK計(jì)數(shù)器和16位LFSR簽名壓縮器。
• 本地TAP可通過OE輸入變?yōu)槿龖B(tài)，允許備用測(cè)試主設(shè)備控制本地TAP（LSP? - ?有三態(tài)通知輸出）。
• 工作電壓范圍為3.0 - 3.6V Vcc，支持熱插拔。

三、產(chǎn)品架構(gòu)

1. TAP控制器

作為設(shè)備的中央控制，是一個(gè)16狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)。指令寄存器和各種測(cè)試數(shù)據(jù)寄存器可被掃描以實(shí)現(xiàn)SCANSTA112的各種功能，這些寄存器的行為符合IEEE Std. 1149.1的定義。

2. 選擇控制器

提供了使1149.1協(xié)議能夠在多分支環(huán)境中使用的功能。它主要將地址輸入與插槽標(biāo)識(shí)進(jìn)行比較，并使SCANSTA112能夠進(jìn)行后續(xù)的掃描操作。

3. 本地掃描端口網(wǎng)絡(luò)（LSPN）

包含用于選擇不同端口配置的多路復(fù)用邏輯。LSPN控制塊包含每個(gè)本地掃描端口（LSP?, LSP?...LSP?）的本地掃描端口控制器（LSPC），該控制塊接收來自SCANSTA112指令寄存器、模式寄存器和TAP控制器的輸入。每個(gè)本地端口包含與本地TAP接口所需的所有四個(gè)邊界掃描信號(hào)以及可選的測(cè)試復(fù)位信號(hào)（TRST）。

4. TDI/TDO交叉主/從邏輯

用于在主/從配置中定義雙向B0和B1端口。

四、引腳描述

SCANSTA112的引腳眾多，不同引腳具有不同的功能，以下是一些主要引腳的介紹：

1. 電源和接地引腳

• VCC（10個(gè)引腳）：提供電源。
• GND（10個(gè)引腳）：接地。

  2. 控制引腳

• RESET：復(fù)位輸入，無論當(dāng)前狀態(tài)如何，都會(huì)強(qiáng)制設(shè)備復(fù)位。
• ADDMASK：地址掩碼輸入，允許屏蔽較低的插槽輸入引腳。
• MPsel B1/B0：主端口選擇，控制選擇LSP B0或LSP B1作為背板端口。
• SB/S：選擇掃描橋或縫合器模式。
• LSPsel (0 - 6)：在縫合器模式下，這些輸入定義哪些LSP應(yīng)包含在掃描鏈中。
• TRANS：透明模式啟用輸入，該引腳的值在加電時(shí)加載到控制寄存器的TRANSENABLE位中，用于控制在縫合器模式下掃描鏈中寄存器和焊盤位的存在。
• TLR_TRST和TLR_TRST 6：設(shè)置LSP TAP處于TLR狀態(tài)且設(shè)備未復(fù)位時(shí)TRST的驅(qū)動(dòng)值。

  3. 測(cè)試相關(guān)引腳

• TDI B0, TDI B1：背板測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，所有背板掃描數(shù)據(jù)通過該輸入引腳提供給SCANSTA112。
• TMS B0, TMS B1：背板測(cè)試模式選擇，控制SCANSTA112的TAP控制器的順序，也控制本地掃描鏈上的TAP的順序。
• TDO B0, TDO B1：背板測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，該輸出將來自SCANSTA112和本地TAP的測(cè)試數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)回掃描主控制器。
• TCK B0, TCK B1：來自背板的測(cè)試時(shí)鐘輸入，是控制SCANSTA112和本地掃描端口所有掃描操作的主時(shí)鐘信號(hào)。
• TRST B0, TRST B1：測(cè)試復(fù)位，異步復(fù)位信號(hào)（低電平有效），用于初始化SCANSTA112邏輯。
• TRIST B0, TRIST B1, TRIST (01 - 03)：三態(tài)通知輸出，當(dāng)相關(guān)的TDO處于三態(tài)時(shí)，該信號(hào)被置為高電平。
• A0 B0, A1 B0, A0 B1, A1 B1：背板直通輸入，通用輸入，驅(qū)動(dòng)到單個(gè)選定LSP的Y?。
• Y0 B0, Y1 B0, Y0 B1, Y1 B1：背板直通輸出，通用輸出，由單個(gè)選定LSP的A?驅(qū)動(dòng)。

  4. 本地掃描端口引腳

• S (0 - 7)：插槽標(biāo)識(shí)，這些引腳的配置用于識(shí)別系統(tǒng)背板上的每個(gè)SCANSTA112。
• OE：本地掃描端口的輸出使能，低電平有效。當(dāng)為高電平時(shí)，該低電平控制信號(hào)將SCANSTA112上的所有本地掃描端口置為三態(tài)，以允許備用資源訪問一個(gè)或多個(gè)本地掃描鏈。
• TDO (01 - 06)：測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，每個(gè)本地掃描端口的單獨(dú)輸出。
• TDI (01 - 06)：測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，每個(gè)本地掃描端口的單獨(dú)掃描數(shù)據(jù)輸入。
• TMS (01 - 06)：測(cè)試模式選擇輸出，每個(gè)本地掃描端口的單獨(dú)輸出。
• TCK (01 - 06)：本地測(cè)試時(shí)鐘輸出，每個(gè)本地掃描端口的單獨(dú)輸出。
• TRST (01 - 06)：本地測(cè)試復(fù)位，TRST B的門控版本。
• A0 01, A1 01：本地直通輸入，通用輸入，可驅(qū)動(dòng)到背板引腳Y B。
• Y0 01, Y1 01：本地直通輸出，通用輸出，可由背板引腳A B驅(qū)動(dòng)。

五、應(yīng)用概述

1. 尋址方案

SCANSTA112的架構(gòu)通過補(bǔ)充一種尋址方案擴(kuò)展了IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)的功能，該方案允許測(cè)試控制器與SCANSTA112網(wǎng)絡(luò)中的特定器件進(jìn)行通信。該網(wǎng)絡(luò)可以包括多分支和分層連接，測(cè)試控制器可以動(dòng)態(tài)選擇網(wǎng)絡(luò)的特定部分參與掃描操作，從而將復(fù)雜系統(tǒng)劃分為更小的塊進(jìn)行測(cè)試。它提供了兩級(jí)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)分區(qū)能力：

• 一級(jí)協(xié)議：測(cè)試控制器可以選擇單個(gè)SCANSTA112、特定的SCANSTA112集合（多播組）或所有SCANSTA112（廣播）。
• 二級(jí)協(xié)議：在每個(gè)選定的SCANSTA112內(nèi)，測(cè)試控制器可以選擇芯片的七個(gè)本地掃描端口中的一個(gè)或多個(gè)。

  2. 分層支持

  多個(gè)SCANSTA112可以用于組裝分層邊界掃描樹。系統(tǒng)測(cè)試器可以配置一組SCANSTA112的本地端口，以便將特定的本地掃描鏈連接到活動(dòng)掃描鏈。測(cè)試器的掃描端口連接到根層SCANSTA112的背板掃描端口，每個(gè)SCANSTA112可以使用多分支尋址進(jìn)行選擇。第二層SCANSTA112可以通過將根層SCANSTA112的本地端口（LSP）連接到第二層SCANSTA112的背板端口來連接到根層。這個(gè)過程可以繼續(xù)構(gòu)建多級(jí)掃描層次結(jié)構(gòu)。

  3. 標(biāo)準(zhǔn)掃描橋模式（ScanBridge Mode）

  自1993年P(guān)SC110推出以來就開始使用的功能和協(xié)議，它是一個(gè)多分支可尋址的IEEE1149.1開關(guān)，能夠從連接到并行IEEE1149.1總線或背板的多個(gè)設(shè)備中選擇一個(gè)或多個(gè)設(shè)備。同時(shí)，它還作為多個(gè)IEEE1149.1本地掃描鏈的多路復(fù)用器，通過本地掃描端口（LSP）將一個(gè)或多個(gè)本地掃描鏈連接到背板總線。該模式有兩級(jí)協(xié)議和一個(gè)操作模式：

• 一級(jí)協(xié)議：用于尋址/選擇所需的掃描橋。
• 二級(jí)協(xié)議：用于配置多路復(fù)用功能，并通過LSP啟用本地掃描鏈和背板總線之間的連接（UNPARK）。
• 操作模式：完成一級(jí)和二級(jí)協(xié)議后，掃描橋準(zhǔn)備好進(jìn)行操作，掃描向量從背板總線移動(dòng)到所需的本地掃描鏈。

  4. 縫合器模式（Stitcher Mode）

  一種跳過掃描橋模式的一級(jí)和二級(jí)協(xié)議的方法，通過外部引腳實(shí)現(xiàn)。當(dāng)處于縫合器模式時(shí)，SCANSTA112將直接進(jìn)入操作模式。

  5. 透明模式（Transparent Mode）

  指掃描鏈中沒有焊盤位或SCANSTA112寄存器的操作條件。該模式在掃描橋和縫合器模式下都可用，只是激活方法不同，激活后操作沒有差異。透明模式允許使用為不包含這些位的鏈生成的向量。

六、電氣特性

1. 絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓（VCC）： - 0.3V至 + 4.0V
• 直流輸入二極管電流（IIK）： - 20 mA（VI = - 0.5V）
• 直流輸入電壓（VI）： - 0.5V至 + 3.9V
• 直流輸出二極管電流（IOK）： - 20 mA（VO = - 0.5V）
• 直流輸出電壓（VO）： - 0.3V至 + 3.9V
• 直流輸出源/灌電流（IO）： ±50 mA
• 每個(gè)輸出引腳的直流VCC或接地電流： ±50 mA
• 直流閂鎖源或灌電流： ±300 mA
• 結(jié)溫（塑料）： +150°C
• 存儲(chǔ)溫度： - 65°C至 + 150°C
• 引腳溫度（焊接，4秒）：100L NFBGA為220°C，100L TQFP為220°C
• 最大封裝功率容量@25°C：100L NFBGA為3.57W，100L TQFP為2.11W
• 熱阻（θJA）：100L NFBGA為35°C/W，100L TQFP為59.1°C/W
• 封裝在 + 25°C以上的降額：100L NFBGA為28.57mW/°C，100L TQFP為16.92mW/°C
• ESD最后通過電壓（HBM Min）：2500V

  2. 推薦工作條件

• 電源電壓（VCC）：3.0V至3.6V
• 輸入電壓（VI）：0V至VCC
• 輸出電壓（VO）：0V至VCC
• 工作溫度（TA）：工業(yè)級(jí)為 - 40°C至 + 85°C

  3. 直流電氣特性

  在推薦的工作電源電壓和溫度范圍內(nèi)，不同引腳的輸入輸出電壓、電流等參數(shù)都有明確的規(guī)定，例如：

• 最小高輸入電壓（VIH）：2.1V
• 最大低輸入電壓（VIL）：0.8V
• 最小高輸出電壓（VOH）：不同引腳在不同負(fù)載條件下有不同的值
• 最大低輸出電壓（VOL）：不同引腳在不同負(fù)載條件下有不同的值

  4. 交流電氣特性

  在掃描橋模式和縫合器透明模式下，不同信號(hào)的傳播延遲、時(shí)序等參數(shù)也有詳細(xì)的規(guī)定，例如：

• 掃描橋模式下，TCKBo到TDOB或TDOB1的傳播延遲典型值為8.5ns，最大值為13.5ns。
• 縫合器透明模式下，TDI B0到TDO B1、TDI B1到TDO B0的傳播延遲最大值為12.5ns。

七、總結(jié)

SCANSTA112作為一款功能強(qiáng)大的7端口多分支IEEE 1149.1（JTAG）多路復(fù)用器，為電子系統(tǒng)的測(cè)試和編程提供了豐富的功能和靈活的配置選項(xiàng)。其多分支尋址能力、多種工作模式以及良好的電氣特性，使得它在復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試中具有很大的優(yōu)勢(shì)。然而，在使用過程中，我們也需要注意其絕對(duì)最大額定值和推薦工作條件，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，我們需要合理選擇工作模式和配置引腳，以達(dá)到最佳的測(cè)試效果。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似器件的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。