Altera设备中的JTAG边界扫描测试技术

"这篇应用笔记来自Altera Corporation，主要介绍了IEEE 1149.1 (JTAG) 协议在Altera设备中的边界扫描测试技术及其在复杂印制电路板测试中的应用。" 正文: JTAG（Joint Test Action Group）协议是一种用于集成电路测试的标准，由1980年代的同名组织制定，并最终被IEEE标准化为IEEE Std.1149.1。这种协议的主要目标是解决随着印制电路板（PCB）复杂度增加而带来的测试挑战。随着表面贴装封装和PCB制造技术的进步，PCB变得越来越小，传统的测试方法，如外部探针和“钉床”测试夹具，难以实施。因此，尽管PCB空间的减少可以降低成本，但传统测试方法的成本增加可能会抵消这一优势。 JTAG协议引入了边界扫描测试（BST）架构，这是一种高效测试PCB上紧密引脚间距组件的方法。BST架构的关键在于边界扫描单元（BSCs），这些单元嵌入在设备内部，能够在不使用物理探针的情况下测试引脚连接，并在设备正常运行时捕获功能数据。这大大提高了测试的效率和覆盖率。 在Altera的设备中，边界扫描测试流程包括以下步骤： 1. **初始化**：首先，通过JTAG接口设置和配置BSCs，以准备进行测试操作。 2. **数据注入**：BSCs可以强制信号到引脚，模拟器件的不同工作状态，以便测试其与其他组件的交互。 3. **数据采集**：在正常操作或特定条件下，BSCs可以捕获引脚或核心逻辑的输出数据，用于分析和验证。 4. **故障检测**：通过对捕获的数据进行比较和分析，可以检测到可能的故障，如短路、开路或其他连接问题。 5. **故障定位**：一旦检测到故障，JTAG允许精确地定位问题，因为每个BSC对应于一个特定的引脚或内部逻辑节点。 6. **维修和调试**：通过JTAG接口，可以对有问题的组件进行编程或重新配置，甚至进行在线调试。 JTAG协议不仅用于生产测试，还广泛应用于设计验证、故障诊断和系统级调试。例如，在现场可编程门阵列（FPGA）中，JTAG可以用来编程和配置器件，更新固件，以及进行系统级的故障排查。 JTAG协议提供了一种灵活且高效的方法来应对复杂PCB的测试需求，减少了对物理接触的依赖，降低了测试成本，并提高了测试的质量和可靠性。在现代电子系统开发和维护中，JTAG已经成为不可或缺的工具。