德州儀器SN54ABT8646與SN74ABT8646掃描測(cè)試設(shè)備深度解析

在如今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，復(fù)雜電路的測(cè)試與驗(yàn)證變得至關(guān)重要，而德州儀器（TI）的SCOPETM系列測(cè)試性產(chǎn)品為解決這一問(wèn)題提供了優(yōu)秀的方案。其中，SN54ABT8646和SN74ABT8646這兩款掃描測(cè)試設(shè)備，結(jié)合了八進(jìn)制總線收發(fā)器和寄存器功能，在電路測(cè)試領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的實(shí)力。

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產(chǎn)品概述

SN54ABT8646和SN74ABT8646是德州儀器SCOPETM可測(cè)試性集成電路家族的成員，與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)兼容。這意味著它們能夠?yàn)閺?fù)雜電路板組件的測(cè)試提供便利，通過(guò)4線測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP）接口實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試電路的掃描訪問(wèn)。在正常模式下，它們?cè)诠δ苌系韧贔646和ABT646八進(jìn)制總線收發(fā)器和寄存器。

兩款產(chǎn)品在溫度適用范圍上有所區(qū)別，SN54ABT8646適用于-55°C到125°C的全軍事溫度范圍，而SN74ABT8646適用于 -40°C 到 85°C 的溫度范圍。同時(shí)，它們提供多種封裝選項(xiàng)，包括塑料小外形（DW）和收縮小外形（DL）封裝、陶瓷芯片載體（FK）以及標(biāo)準(zhǔn)陶瓷雙列直插式封裝（JT）。

工作模式

正常模式

在正常工作模式下，收發(fā)器功能由輸出使能（OE）和方向（DIR）輸入控制。當(dāng)OE為低電平時(shí)，收發(fā)器激活，DIR為高電平時(shí)數(shù)據(jù)從A總線傳輸?shù)紹總線，DIR為低電平時(shí)數(shù)據(jù)從B總線傳輸?shù)紸總線；當(dāng)OE為高電平時(shí)，A和B輸出都處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，有效隔離兩條總線。

數(shù)據(jù)的流動(dòng)由時(shí)鐘（CLKAB和CLKBA）和選擇（SAB和SBA）輸入控制。例如，CLKAB的上升沿將A總線上的數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入到相關(guān)寄存器中，SAB的電平狀態(tài)決定是選擇實(shí)時(shí)A數(shù)據(jù)還是存儲(chǔ)的A數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹總線。

測(cè)試模式

進(jìn)入測(cè)試模式后，SCOPETM總線收發(fā)器和寄存器的正常操作被禁止，測(cè)試電路啟用，用于觀察和控制設(shè)備的輸入輸出邊界。四個(gè)專用測(cè)試引腳控制測(cè)試電路的操作：測(cè)試數(shù)據(jù)輸入（TDI）、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出（TDO）、測(cè)試模式選擇（TMS）和測(cè)試時(shí)鐘（TCK）。測(cè)試電路還能執(zhí)行諸如并行簽名分析（PSA）、偽隨機(jī)模式生成（PRPG）等測(cè)試功能，所有測(cè)試和掃描操作都與TAP接口同步。

測(cè)試架構(gòu)與寄存器

測(cè)試架構(gòu)

測(cè)試信息通過(guò)符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的4線測(cè)試總線（TAP）進(jìn)行傳輸，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)，并為設(shè)備中的測(cè)試結(jié)構(gòu)生成適當(dāng)?shù)钠峡刂菩盘?hào)。TAP控制器是一個(gè)同步有限狀態(tài)機(jī)，其狀態(tài)圖包含16個(gè)狀態(tài)，分為6個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和10個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)，有兩條主要路徑分別用于訪問(wèn)和控制選定的數(shù)據(jù)寄存器以及訪問(wèn)和控制指令寄存器。

寄存器介紹

1. 指令寄存器（IR）：長(zhǎng)度為8位，用于告訴設(shè)備要執(zhí)行的指令，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)寄存器掃描期間選擇哪個(gè)數(shù)據(jù)寄存器以及在Capture - DR期間捕獲到選定數(shù)據(jù)寄存器的數(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，更新當(dāng)前指令并使指定的模式更改生效。上電或處于Test - Logic - Reset狀態(tài)時(shí)，IR被重置為二進(jìn)制值11111111，選擇BYPASS指令。
2. 數(shù)據(jù)寄存器
   • 邊界掃描寄存器（BSR）：長(zhǎng)度為40位，包含用于正常功能輸入引腳的邊界掃描單元（BSC）、用于正常功能I/O引腳的兩個(gè)BSC（一個(gè)用于輸入數(shù)據(jù)，一個(gè)用于輸出數(shù)據(jù)）以及用于內(nèi)部解碼輸出使能信號(hào)（OEA和OEB）的BSC。它用于存儲(chǔ)要應(yīng)用到正常片上邏輯輸入和設(shè)備輸出引腳的測(cè)試數(shù)據(jù)，以及捕獲正常片上邏輯輸出和設(shè)備輸入引腳出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。上電或處于Test - Logic - Reset狀態(tài)時(shí)，每個(gè)BSC的值被重置為邏輯0。
   • 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指令集未包含的附加測(cè)試操作，如PRPG、帶輸入屏蔽的PSA和二進(jìn)制計(jì)數(shù)（COUNT）。上電或處于Test - Logic - Reset狀態(tài)時(shí)，BCR被重置為二進(jìn)制值00000000010，選擇無(wú)輸入屏蔽的PSA測(cè)試操作。
   • 旁路寄存器：是一個(gè)1位的掃描路徑，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長(zhǎng)度，從而減少完成測(cè)試操作所需的每個(gè)測(cè)試模式的位數(shù)。在Capture - DR期間，旁路寄存器捕獲邏輯0。

指令與操作

指令寄存器操作碼

指令寄存器的操作碼決定了設(shè)備的具體操作。例如，Boundary scan指令遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)的EXTEST和INTEST指令，選擇BSR進(jìn)行掃描，將設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)捕獲到輸入BSC，將正常片上邏輯輸出的數(shù)據(jù)捕獲到輸出BSC，設(shè)備處于測(cè)試模式；Bypass scan指令遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)的BYPASS指令，選擇旁路寄存器進(jìn)行掃描，捕獲邏輯0，設(shè)備處于正常模式等。不同的指令對(duì)應(yīng)不同的功能和操作模式，為工程師提供了豐富的測(cè)試選擇。

邊界控制寄存器操作碼

BCR操作碼由BCR的2 - 0位解碼得出，在RUNT指令執(zhí)行的Run - Test/Idle狀態(tài)下執(zhí)行選定的測(cè)試操作。例如，Sample inputs/toggle outputs（TOPSIP）操作在每個(gè)TCK上升沿捕獲選定設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)到輸入BSC的移位寄存器元素，并更新到影子鎖存器，同時(shí)將選定輸出BSC的移位寄存器元素的數(shù)據(jù)取反并更新到影子鎖存器后應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳；Pseudorandom pattern generation（PRPG）操作在每個(gè)TCK上升沿在選定BSC的移位寄存器元素中生成偽隨機(jī)模式并應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳和輸入邏輯等。

電氣特性與參數(shù)

絕對(duì)最大額定值與推薦條件

文檔中給出了產(chǎn)品在不同條件下的絕對(duì)最大額定值，如電源電壓范圍、輸入輸出電壓范圍、電流限制等。同時(shí)，也提供了推薦的工作條件，包括電源電壓、輸入電壓、輸出電流、輸入轉(zhuǎn)換速率和工作溫度范圍等。這些參數(shù)為工程師在實(shí)際應(yīng)用中保證設(shè)備的正常工作和可靠性提供了重要參考。

電氣和開(kāi)關(guān)特性

在推薦的工作溫度范圍內(nèi)，詳細(xì)列出了設(shè)備的電氣特性，如輸入輸出電壓、電流、功耗等參數(shù)。同時(shí)，也給出了正常模式和測(cè)試模式下的開(kāi)關(guān)特性，包括時(shí)鐘頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間、建立時(shí)間、保持時(shí)間、延遲時(shí)間和上升時(shí)間等。這些特性直接影響到設(shè)備在實(shí)際電路中的性能表現(xiàn)，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行合理選擇和優(yōu)化。

總結(jié)

SN54ABT8646和SN74ABT8646掃描測(cè)試設(shè)備憑借其豐富的功能、與標(biāo)準(zhǔn)兼容的測(cè)試架構(gòu)以及多樣的操作模式，為電子工程師在復(fù)雜電路測(cè)試和驗(yàn)證方面提供了有力的工具。通過(guò)對(duì)這些設(shè)備的深入理解和合理應(yīng)用，能夠有效提高電路測(cè)試的效率和準(zhǔn)確性，降低設(shè)計(jì)成本和開(kāi)發(fā)周期。各位電子工程師在實(shí)際項(xiàng)目中，不妨考慮將這兩款產(chǎn)品納入自己的設(shè)計(jì)方案中，相信會(huì)帶來(lái)意想不到的效果。你在使用類似測(cè)試設(shè)備時(shí)遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。