FPGA实现的边界扫描控制器设计与实现

"基于FPGA的边界扫描控制器的设计 .pdf" 在现代电子系统中，边界扫描（Boundary Scan）技术是一种有效的测试方法，特别是在复杂集成电路（IC）的测试和调试过程中。这篇由李新浩和俞梅合作撰写的论文，探讨了如何基于现场可编程门阵列（FPGA）设计一个高效的边界扫描控制器。FPGA因其灵活性和可配置性，常被用于各种复杂的硬件系统实现，包括测试解决方案。 边界扫描测试系统的核心是边界扫描控制器，它执行IEEE 1149.1（也称为JTAG，Joint Test Action Group）协议，该协议定义了一个标准接口，允许在设备内部进行链式数据传输，从而进行边界引脚的测试。控制器的主要功能是将上层软件的指令转化为符合IEEE 1149.1标准的控制信号，这些信号驱动测试总线，对目标器件的输入/输出边界引脚进行逐个测试。 论文中提到，该设计来源于上海贝尔股份有限公司的一个实际项目，这意味着这项研究不仅有理论价值，还具有实际应用背景。作者首先介绍了边界扫描测试系统的基本架构，包括测试控制部分和目标器件，并强调了边界扫描控制器在系统中的核心地位。接着，他们详细阐述了控制器的总体设计方案，这通常包括以下几个关键模块： 1. JTAG接口模块：负责与外部测试设备（如PC或专用测试平台）交互，接收和发送JTAG命令。 2. TAP控制器（Test Access Port Controller）：执行TAP状态机，控制JTAG链上的操作，如数据的移动和测试逻辑的选择。 3. 引脚复用和数据缓冲模块：根据需要切换输入/输出引脚的测试模式和正常工作模式，同时提供足够的数据存储以支持串行数据的并行处理。 4. 扫描链管理模块：构建和控制通过目标器件的边界扫描链，确保数据正确地从一个寄存器传递到下一个。 5. 错误检测和报告模块：分析测试结果，报告任何检测到的故障。 论文进一步讨论了这些模块的逻辑设计，可能包括VHDL或Verilog等硬件描述语言实现的详细代码示例和仿真结果。此外，可能还包括了对系统性能的评估，例如吞吐率、功耗以及测试覆盖率等关键指标。 在实际应用中，这种基于FPGA的边界扫描控制器设计可以极大地提高测试效率，降低生产成本，尤其是在大规模集成电路中，当传统的针床测试方法变得困难或不经济时。此外，由于FPGA的可重配置特性，该控制器还能适应不同类型的器件和不断发展的测试需求。 这篇论文深入探讨了如何利用FPGA技术设计一个高效且灵活的边界扫描控制器，为电子工程师提供了实用的指导和参考，有助于他们在面对复杂系统测试挑战时，能够采用更加先进和经济的解决方案。