IEEE 1149.1-2013标准：边界扫描架构与测试逻辑详解

IEEE Std 1149.1-2013标准，也被称为JTAG（Joint Test Action Group）标准，定义了一种用于测试电子电路和集成电路（IC）之间连接的标准化方法。该标准的目标是为制造测试、原型设计和现场测试提供一种有效的方式，特别是在集成电路被安装在印刷电路板（PCB）或其他电子基板上之后。该标准定义了测试访问端口（TAP）和边界扫描寄存器的概念，以及它们如何协同工作来实现测试过程。 测试访问端口（TAP）是IEEE 1149.1标准中定义的一个五线接口，它允许对边界扫描寄存器进行串行访问和控制。TAP包括以下五个关键信号线： 1. TCK (Test Clock) - 时钟信号，用于同步TAP控制器的操作。 2. TMS (Test Mode Select) - 控制信号，用于确定TAP控制器的状态。 3. TRST (Test Reset) - 异步复位信号，用于将TAP控制器和边界扫描寄存器置于已知状态。 4. TDI (Test Data In) - 串行数据输入，用于将指令和数据传送到边界扫描寄存器。 5. TDO (Test Data Out) - 串行数据输出，用于读取边界扫描寄存器中的数据。 边界扫描寄存器位于IC的物理边界，包括输入、输出和输入/输出引脚。当集成电路处于正常操作模式时，边界扫描寄存器可以被用来观察或修改IC引脚上的信号，而无需使用额外的物理探针或测试设备。这种技术特别有用，因为它允许测试工程师在不破坏设备封装的情况下，对组装好的电路板进行测试。 IEEE 1149.1标准定义了以下几种测试操作： 1. 内部测试 - 测试IC内部逻辑的功能。 2. 外部测试 - 测试IC引脚间及IC之间的电路互连。 3. 混合信号测试 - 同时测试数字和模拟信号。 4. 系统级测试 - 在实际运行环境中测试整个系统。 5. 在线测试 - 在电路板或系统在正常工作时进行的测试。 通过使用IEEE 1149.1标准提供的串行格式，测试指令、测试数据和测试结果可以在TAP控制器的控制下，通过TDI和TDO进行传输，从而实现了对电路的控制和数据的访问。 该标准经过多次修订和更新，目前最新的版本是IEEE 1149.1-2013。它不仅增强了原有功能，还扩展了新的测试功能，并改进了与其他IEEE标准的兼容性。IEEE 1149.1-2013标准对各种电子行业，特别是半导体制造商、电路板制造商和最终电子产品制造商来说，是一个非常重要的标准，它为自动化测试提供了基础，并减少了测试成本和时间。 总之，IEEE Std 1149.1-2013标准定义了一套测试接口和寄存器的协议，使得制造商能够有效地测试电子电路的完整性和功能，同时在产品生命周期的各个阶段进行诊断和故障排除。该标准已经成为了电子行业测试集成电路和印刷电路板的重要工具。