JTAG技术在电子测量中的应用：边界扫描测试

"电子测量中的基于边界扫描技术的数字系统测试研究主要关注的是在微电子技术高度发达的背景下，如何应对VLSI时代带来的测试挑战。JTAG（Joint Test Action Group）提出的边界扫描测试方法成为了解决这一问题的关键，它通过 IEEE 1149.1 标准得以标准化。该技术利用‘虚拟探针’取代实体探针，提高了对电路和系统的可测试性。目前，众多IC制造商，包括一些FPGA和CPLD芯片，均支持边界扫描技术。文章深入探讨了支持JTAG标准的IC芯片结构，并通过具体实例——Xilinx公司的xc9572_pc84芯片，阐述了如何利用边界扫描技术进行功能模式控制和设计相应的JTAG控制器。" 边界扫描技术是一种在VLSI系统中提高可测试性的创新方法。它的核心在于在芯片的输入输出(I/O)引脚与内部电路之间添加边界扫描寄存器(BSR)，形成一个环绕整个电路的链状结构。这些寄存器允许数据在不干扰正常系统操作的情况下被存取和修改，从而能够检测和诊断潜在故障。 JTAG标准的四线接口（Test Access Port, TAP）是实现边界扫描测试的关键。这四条线包括Test Data In (TDI)，Test Data Out (TDO)，Test Clock (TCK)和Test Mode Select (TMS)。通过这些线，测试设备可以控制TAP控制器，进而访问和操作BSR，执行各种测试操作，如数据注入、数据提取和故障定位。 在IC设计中，TAP控制器负责解析和执行通过TMS线输入的指令，这些指令存储在指令寄存器(IR)中。根据不同的IR指令，数据可以通过TDI线送入BSR，然后从TDO线读出。辅助寄存器则用于实现额外的测试功能，比如控制芯片的电源状态或模拟信号测试。 以Xilinx公司的xc9572_pc84芯片为例，文章详细介绍了如何利用边界扫描技术控制芯片进入特定的功能模式。设计JTAG控制器的过程涉及到理解芯片的内部架构，编写相应的指令序列，以及确保这些指令能正确地通过JTAG接口传递到芯片的BSR，以实现对芯片功能的控制和测试。 基于边界扫描技术的数字系统测试是现代电子测量领域的重要工具，它克服了小型化和复杂化带来的测试难题，提升了测试效率和准确性，是VLSI时代不可或缺的测试策略。随着技术的不断发展，边界扫描技术将在未来继续发挥关键作用，服务于更高级别的集成系统测试需求。