基于邊界掃描的電路板快速測試系統設計

　摘要：本文設計了一套基于邊界掃描的電路板快速測試系統,該系統利用計算機并行端口,通過適配器發送、接收測試向量,然后對采集數據進行分析,顯示測試結果。本文主要介紹了該系統的硬件結構、軟件思想和診斷策略。經實驗,該系統能夠為維修人員提供有力的支持。

　　1 引 言

　　隨著電子技術的不斷發展，電子設備中越來越多的使用大規模可編程數字邏輯器件，如 FPGA 等。這種器件的使用提高了電子設備的性能，增加了可靠性，但是與此同時復雜的邏 輯關系、細密的引腳也給設備的維修帶來了巨大的壓力。維修人員無法通過探針來測量芯片 引腳上的波形，而使用“針床”等專用測試平臺又需要付出很高的成本。邊界掃描技術的誕 生為這一問題提供了一個新的解決途徑。邊界掃描協議是聯合測試工作組（JTAG：Joint TEST action GROUP）提出了，并于1990 年形成了IEEE 1149.1 工業標準。該標準通過設置在器件 輸入輸出引腳與內核電路之間的邊界掃描單元對器件及外圍電路進行測試，從而提高了電路 板的可測性。邊界掃描就像一根“虛擬探針”，能夠在不影響電路板正常工作的同時，采集 芯片引腳的狀態信息，通過分析這些信息達到故障診斷功能。本文針對當前復雜數字電路板 快速測試難的現狀，設計了一套基于邊界掃描的電路板測試系統，利用該系統可以對含有邊 界掃描接口的復雜數字電路板進行快速診斷，幫助維修人員進行維修。

　　2 基于邊界掃描的電路板測試系統設計

　　2.1 設計需求

　　（1）對于包含邊界掃描接口的電路均可測試，用戶需根據實際情況自定義被測電路板JTAG 掃描鏈結構。

　　（2）既能在線對電路板上邊界掃描鏈路及接口信號進行采集，又能在離線狀態實現對電路 板上模塊的測試功能。

　　（3）能夠實現數據的顯示、錄制、分析，預置系統觸發、停止條件的功能。

　　（4）對采集到的信號進行快速分析，產生測試報告供維修人員使用。

　　2.2 基本結構及工作原理

　　該系統包括一臺計算機和一個邊界掃描適配器，兩者使用計算機并口相連，其整體結構 框圖如圖1 所示。

　　使用該邊界掃描測試系統進行測試時應首先進行電路板上掃描鏈的測試，確保掃描鏈正 常。然后根據實際情況選擇進行在線功能測試或者離線功能測試。在線功能測試即電路板不 脫離設備，通過采集電路板內邊界掃描單元及電路板接口的數據判斷電路板工作狀態和故障 分布情況。此步驟適合于對電路板進行快速診斷、快速維修時使用。離線功能測試即電路板 脫離設備，在連接好電源后，由測試系統對電路板進行信號加載，分模塊對整個電路進行測 試。此步驟適合于對故障電路板維修時使用。如果懷疑系統自身出現故障，可以通過自測試 進行診斷。