邊界掃描在帶DSP芯片數字電路板測試中的應用

　　0 引言

　　在現代雷達系統中，帶有DSP(數字信號處理器)芯片的數字電路板應用很廣。DSP芯片基本支持IEEE 1149.1標準，并且在電路板中形成了邊界掃描鏈，支持邊界掃描測試。

　　在DSP電路板中有這樣一類集成電路，它們屬于非邊界掃描器件，位于電路板邊緣連接器和由DSP芯片形成的邊界掃描鏈之間。這部分器件的功能測試難以進行。首先，這些帶DSP的電路板有獨立的時序，所以不能單獨采用傳統的通過外部接口輸入測試矢量的方法進行測試；其次，邊界掃描測試只能對與DSP芯片相連的引腳進行互連測試，可檢測短路故障，但是難以進行功能測試。

　　本文采用邊界掃描測試技術與傳統的測試方法相結合，為這類器件的功能測試提供了一種新的選擇。

　　1測試方法

　　在IEEE 1149.1標準中，規定了4條強制性指令：旁路指令(BYPASS)、采樣指令(SAMPLE)、預裝指令(PRELOAD)、互連測試指令(EXTEST)。根據采樣指令和互連測試指令的工作原理，利用邊界掃描單元能夠捕獲和驅動引腳信號。利用邊界掃描器件的這一特點，可以實現用DSP芯片對圖1所示的電路板中非邊界掃描器件進行信號采集和激勵向量發送，從而利用邊界掃描測試技術與傳統的測試方法相結合實現對這類器件進行測試。

        
 
　　這種測試方法可分兩種情況：

　　a)如圖2中實線所示，非邊界掃描器件的輸入端與邊緣連接器相連，輸出端與DSP芯片相連。使用故障診斷軟件，通過數字I／O模塊產生穩定的激勵向量，激勵向量通過邊緣連接器送人非邊界掃描器件，所產生的響應向量由與其相連的邊界掃描器件(DSP芯片)獲取，并通過邊界掃描通道把獲取的響應向量串行輸出并顯示。根據被測器件的工作特性可以分析出理論上的預期響應向量，將所獲取的響應向量與預期響應向量進行比較，如果比較結果不一致，說明器件可能存在功能性故障。

　　b)如圖2中虛線所示，非邊界掃描器件的輸入端與DSP芯片相連，輸出端與邊緣連接器相連。使用邊界掃描測試軟件，將測試激勵向量串行移人相關引腳(與非邊界掃描器件相連的引腳)的邊界掃描單元中，并驅動到引腳，把測試激勵送入被測器件，所產生的響應向量通過邊緣連接器由數字I／O模塊獲取，由故障診斷軟件讀取觀察分析。根據被測器件的工作特性可以分析出理論上的預期響應向量，將所獲取的響應向量與預期響應向量進行比較，如果比較結果不一致，說明器件可能存在功能性故障。

　　2測試系統的組成

　　測試系統的硬件組成如圖3所示。VXI系統采用VXI-1394外部控制方式；零槽模塊負責把IEEE 1394串行通信協議轉換為VXI協議；數字I／O模塊型號是DIOM-64，每個模塊有64路I／O通道，3個數字I／O模塊共提供192個測試通道，主要用于向被測電路板提供激勵信號和采集電路板的輸出信號；適配器用于測試設備與被測板之間的信號匹配以及向被測板提供電源；JTAG接口控制器實現計算機算法產生的信號與標準JTAG信號之間的傳輸和轉換。

　　軟件組成包括邊界掃描測試軟件ScanWorks系統、故障診斷軟件TestVee、響應向量采集程序和測試激勵輸出程序。ScanWorks用于建立和執行邊界掃描測試，主要功能包括掃描鏈路測試、互連測試、存儲器測試等；TestVee用于控制數字I／O模塊的工作狀態；響應向量采集程序和測試激勵輸出程序根據被測電路實際情況開發。

　　3測試驗證

　　3.1電路板電路分析

　　被測板的邊界掃描鏈由6片ADSP-21060組成，JTAG接口滿足邊界掃描測試條件，但引腳信號定義與ScanWorks系統的JTAG接口適配器定義不同，必須在測試前進行重新配置連接。被測器件SN54LS245(D33)在被測板中的連接情況如圖4所示。D33的控制引腳19(OE)被其他非邊界掃描器件控制，在這里做接地處理；控制引腳1(DIR)連接在D36A(54LS244)的14腳上，D36A控制引腳連接在邊緣連接器上，所以能夠利用數字I／O模塊通過控制其工作狀態，來實現對D33的工作狀態的控制。

         
 
　　3.2響應向量采集程序和測試激勵輸出程序的開發

采用ScanWorks系統提供的Macro語言編程。Macro語言由一個編譯器和一個解析器組成，編譯器獲取源代碼和生成可執行程序并輸出，解析器獲取可執行程序并執行。以DSP芯片的BSDL(邊界掃描描述語言)文件為基礎，響應向量采集程序對引腳上輸入(INPUT)型掃描單元編程，利用SAMPLE指令實現數據采集；測試激勵輸出程序對引腳上輸出(OUT-PUT)型掃描單元編程，利用EXTEST指令實現激勵輸出。SN54LS245的數據通信方向可控，可同時進行兩種連接情況的測試，所以對DAT0-DAT7分別進行響應向量采集編程和測試激勵發送編程。需注意，6片DSP共用數據總線，必須對6片DSP的DAT0-DAT7引腳采取同樣操作，以免總線信號發生沖突。

　　3.3測試驗證

　　1)邊界掃描鏈路測試

　　鏈路測試正常是進行其他邊界掃描測試的基礎，所以必須進行邊界掃描的鏈路測試。正確連接被測板JTAG口，用ScanWorks導入相關BSDL文件，建立邊界掃描鏈，并執行鏈路測試操作。測試通過，鏈路工作正常。

　　2)功能測試

　　根據D33的工作狀態可以確定，只要全"0"和全"1"兩組激勵信號就足夠檢測器件A與B通信功能。

　　a)驗證第1種情況：即SN54LS245的工作狀態應為B到A，則控制引腳DIR應為低，所以D36A的BS信號和H_DIR信號應為低。

　　由TestVee導入連接器與被測器件互連關系的網表，并為信號BS、H_DIR、HSDAT0-7分配相應的I／O通道，然后編輯各通道信號，信號BS和H_DIR送入"0"，HSDAT0-7送人激勵信號，通過數字I／O模塊產生測試激勵向量，周期地送入被測器件B端。由Scan-Works建立Macro測試，加載響應向量采集程序并編譯執行，采集DAT0-7端響應信號。D33器件封裝形式是DIP(雙列直插封裝)，引腳信號能夠使用示波器的探筆進行測量(表1中M1和表2中M2為示波器測量值)。實驗情況見表1。

　　結果分析如下：當HSDAT0-7送入全"1"時響應信號與預期響應不一致，說明D33的B到A功能可能存在故障；采集響應與輸出測量值一致，表明采集程序沒有問題。這表明本文采用的方法可以檢測D33的B到A的功能故障。

　　b)驗證第2種情況：即SN54LS245的工作狀態應為A到B，所以控制引腳DIR為高，則D36A的BS信號為低和H_DIR信號應為高。

　　由ScanWorks建立Macro測試，加載測試激勵輸出程序并編譯執行，D33所產生的響應向量由數字I／O模塊捕獲，由TestVee讀出I／O通道中的響應信號。實驗情況見表2。

　　結果分析如下：當DAT0-7送入全"1"時響應信號與預期響應不一致，說明D33的A到B功能可能存在故障；采集響應與輸入測量值不一致，可以確認的D33的A、B兩端數據不一致，A到B功能存在故障問題。雖然激勵向量與輸入測量值不一致，但不能確認測試程序是否完成實際功能。對測試激勵輸出程序進行補償驗證，以被測板中與D33相鄰、型號相同、連接狀況相同、只有網絡名不同的D34為測試對象進行A到B的功能測試，驗證結果表明D34的A到B功能正常，說明測試激勵輸出程序沒有問題。這表明本文采用的方法可以檢測D33的A到B的功能故障。

　　4結束語

　　經過測試驗證表明，應用邊界掃描技術的功能測試方法，能夠解決帶DSP芯片數字電路板中部分非邊界掃描器件的功能測試難題。這種方法可以有效地進行故障檢測，將故障隔離到芯片。由于是利用DSP芯片的邊界掃描功能，所以這種方法可以擴展到形成邊界掃描鏈的數字電路板，應用邊界掃描技術進行功能測試還有很大的發展空間。