Лекція 11

11. Cучасні методи діагностування цифрових пристроїв вбудованими засобами

    0. Стандарт ieee 1149.1-2001

Зі зростанням ступеня інтеграції ВІС, густини монтажу і появою багатошарових друкованих плат, методи діагностування, що базуються на підключеннях до контрольних точок плати і виводів мікросхем, дедалі важче реалізуються і стають неефективними у використанні. Альтернативні методи, що базувалися на використанні вбудованих засобів, не підтримувалися широко виробниками електронних засобів через відсутність єдиних стандартів.

На початку 1985 року спільними зусиллями декількох Європейських компаній була створена група для розроблення стандартів з проблем тестування інтегральних схем, цифрових пристроїв і систем. Ця група отримала назву Joint European Test Action Group (JETAG). Пізніше, у 1988 році до неї долучилися представники північноамериканських компаній, і назву було змінено на Joint Test Action Group (JTAG).

Результатом роботи цієї групи став прийнятий у 1990 році стандарт IEEE Std.1149.1 і його вдосконалена версія: стандарт IEEE Std.1149.1a (1993 рік).

В основу стандарту закладена ідея вбудови в компоненти цифрових пристроїв засобів, що забезпечували б уніфікований підхід до розв’язування наступних задач:

- тестування зв’язків між інтегральними схемами після того, як вони були змонтовані на друкованій платі чи іншій основі;

- спостереження за роботою компонентів без втручання в їх нормальну роботу, або можливість безпосереднього керування одним або декількома компонентами;

- забезпечення стандартизованого доступу до засобів само тестування, що вбудовуються в ВІС.

При цьому в загальному вигляді процес тестування зводиться до наступного: плата, що тестується, з розташованими на ній ВІС підключається через послідовний канал передачі даних (JTAG інтерфейс), до деякого ведучого пристрою. Ведучий пристрій, використовуючи можливості JTAG, вирішує задачі тестування пристрою, локалізації несправностей, конфігурування програмованих логічних пристроїв (PLD і ін.).

Як правило, ведучий пристрій – це мікропроцесорна система, цифровий процесор сигналів чи мікроконтолер або пристрій на їх основі.

Таким чином, стандарт JTAG визначає:

• інтерфейс, через який забезпечується обмін тестовими інструкціями і даними між ведучим пристроєм і вбудованими засобами тестування (TAP — Test Access Port) ;

• мінімальний набір засобів тестування, що вбудовуються в ВІС (засоби підтримки методу граничного сканування).

0. Порт тестового доступу: tap (Test Access Port)

Коли говорять про передачу інформації через JTAG, то розуміють обмін між ведучим пристроєм і вбудованими в ВІС засобами тестування. Для цієї мети був розроблений Порт Тестового Доступу TAP (Test Access Port).

Апаратна підтримка JTAG забезпечується достатньо простими схемами. Порт TAP потребує 4-х зовнішніх контактів:

• TDI (Test Data Input)—контакт для введення послідовних даних. На цей контакт послідовно , біт-за–бітом подаються дані, які потім інтерпретуються схемою керування;

• TDO (Test Data Output)—контакт для виведення послідовних даних. З цього контакту ведучий пристрій послідовно зчитує дані з ВІС(наприклад, результат тестових операцій);

• TCK (Test Clock Input)—контакт сигналу синхронізації обміну;

• TMS (Test Mode Select)—цей контакт керує станом внутрішнього автомату TAP. Зокрема, цей контакт використовується для визначення типу інформації, що завантажується, команди чи дані, а також визначаються початок і кінець завантажння;

• TRST (Test ReSeT)—скид у початковий стан контролера внутрішнього автомату TAP. Цей контакт не є обов’язковим для реалізації.

В процесі обміну інформацією через TAP, ведучий пристрій сприймає таку ВІС як регістр зсуву. При цьому:

• TDI—вхід регістра зсуву;

• TDO—вихід регістра зсуву.

В залежності від стану автомату TAP в канал може бути включений регістр даних або регістр команди.

Регістр команди в контролері JTAG завжди один. Регістрів даних вконтролері JTAG може бути скільки завгодно. Вибір регістру даних забезпечується завантаженою командою.

Стандарт JTAG потребує наявності в контролері однорозрядного регістра даних, що має назву BYPASS. Його призначення буде пояснено нижче.