معلومات

مسح الحدود ، JTAG ، دروس IEEE 1149

مسح الحدود ، JTAG ، دروس IEEE 1149

منذ تقديمه في أوائل التسعينيات ، أصبح مسح الحدود ، المعروف أيضًا باسم JTAG أو IEEE 1149 ، أداة أساسية تستخدم لاختبار اللوحات في التطوير والإنتاج وفي المجال. JTAG ، مسح الحدود هو تقنية اختبار تتيح الحصول على معلومات حول حالة اللوحة عندما لا يكون من الممكن الوصول إلى جميع العقد التي قد تكون مطلوبة إذا تم استخدام وسائل أخرى للاختبار.

نظرًا للطريقة التي ازدادت بها كثافة الألواح في السنوات الأخيرة ، فمن الصعب جدًا في العادة أن تكون قادرًا على فحص الدوائر الإلكترونية والحصول على المعلومات المطلوبة لاختبار هذه اللوحات. نظرًا لأن JTAG ، يتيح مسح الحدود اختبار الكثير من اللوحة مع الحد الأدنى من الوصول فقط ، فهي تُستخدم الآن على نطاق واسع لاختبار الدوائر الإلكترونية في جميع مراحل حياتها. نظرًا لحقيقة أن أشكال الاختبار الأخرى تتطلب الوصول إما من حيث سرير تركيبات المسامير ، بينما يحتاج الآخرون إلى استكشاف مجموعة متنوعة من الأماكن على اللوحة ، فإن مسح الحدود يقدم حلاً فريدًا للعديد من متطلبات الاختبار.

على الرغم من أن تقنية مسح الحدود JTAG تهدف إلى اختبار الدوائر ، إلا أن مرونتها تمكنها من استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك تطبيقات الاختبار:

  • اختبار مستوى النظام
  • وصول BIST
  • اختبار الذاكرة
  • برمجة الفلاش
  • برمجة FPGA / CPLD
  • مضاهاة وحدة المعالجة المركزية

بينما يظل الاختبار هو التطبيق الرئيسي لمسح الحدود ، يمكن ملاحظة أنه مفيد أيضًا في التطبيقات الأخرى أيضًا. نظرًا لمرونتها ، تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع ، وهي أداة قوية في كل من تطبيقات التطوير والإنتاج.

تاريخ مسح الحدود

مع مشكلة عدم وجود اختبار الوصول إلى اللوحات التي بدأت تصبح مشكلة ، تم إنشاء مجموعة تعرف باسم مجموعة عمل الاختبار المشتركة (JTAG) في عام 1985. كان هدفها معالجة المشكلات التي تواجه مصنعي الإلكترونيات في استراتيجيات الاختبار و لتمكين إجراء الاختبارات حيث لا يمكن الوصول إلى أي تقنيات أخرى.

كان إدخال تقنية تثبيت السطح والمزيد من التصغير يعني أن الناس يخشون أن يكون الوصول إلى الألواح للاختبار محدودًا للغاية. للتغلب على هذا ، ستكون هناك حاجة إلى استراتيجيات جديدة.

كان الهدف الأصلي لمسح الحدود هو استكمال التقنيات الحالية بما في ذلك الاختبار داخل الدائرة والاختبار الوظيفي المدمج والتقنيات الأخرى وتوفير معيار من شأنه تمكين اختبار دوائر الإشارة الرقمية والتناظرية والمختلطة.

تم اعتماد معيار مسح الحدود الذي تم وضعه من قبل المعهد أو مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ، IEEE في الولايات المتحدة باسم IEEE 1149. كان الإصدار الأول من المعيار ، IEEE 1149 ، في عام 1990. كان الغرض المعلن من IEEE 1149 هو اختبار الترابط بين الدوائر المتكاملة المركبة على الألواح والوحدات النمطية والهجينة والركائز الأخرى. نظرًا لأن معظم المشكلات التي تحدث مع الدوائر الإلكترونية تحدث مع التوصيلات البينية ، فإن استراتيجية اختبار IEEE 1149 ستكشف عن معظم المشكلات.

في عام 1993 ، تم إصدار نسخة منقحة من مسح الحدود ، معيار IEEE 1149 الذي احتوى على العديد من التوضيحات والتحسينات والتصحيحات. ثم في عام 1994 ، تم إصدار إصدار آخر من معيار IEEE 1149. قدم هذا لغة وصف مسح الحدود ، BSDL. وقد مكّن ذلك من كتابة اختبارات مسح الحدود بلغة مشتركة ، وبالتالي تحسين الطريقة التي يمكن بها كتابة الاختبارات وإعادة استخدام الكود ، وبالتالي توفير وقت التطوير.

الفرق بين مسح الحدود ، JTAG و IEEE 1149.1

أصبحت مصطلحات فحص الحدود و JTAG و IEEE 1149.1 تعني أشياء مختلفة قليلاً. مع تطور التكنولوجيا ، اتخذت المصطلحات معاني مختلفة قليلاً.
  • مسح الحدود: يشير هذا إلى تقنية الاختبار حيث يتم وضع خلايا إضافية في الخيوط من السيليكون إلى المسامير الخارجية بحيث يمكن التحقق من وظائف الشريحة وكذلك اللوحة.
  • JTAG: يشير المصطلح JTAG إلى الواجهة أو منفذ الوصول التجريبي المستخدم للاتصال. يتضمن وصلات TCK و TDI و TDO و TMS وما إلى ذلك. بالنسبة لبعض التطبيقات ، يمكن استخدام هذه الواجهة للاستجواب أو التواصل مع الأدوات الداخلية الموجودة في قلب الشريحة.
  • IEEE 1149.1: هذا هو معيار IEEE الذي يحدد منطق الاختبار الذي يمكن تضمينه في دائرة متكاملة لتوفير مناهج معيارية لاختبار التوصيلات البينية بلوحة الدائرة أو الدائرة المتكاملة نفسها أو تعديل نشاط الدائرة أو مراقبته أثناء التشغيل العادي للدائرة.

أساسيات مسح الحدود

تستخدم تقنية اختبار مسح الحدود JTAG خلية قفل سجل التحول المضمنة في كل اتصال خارجي لكل جهاز متوافق مع مسح الحدود. يتم تضمين خلية مسح حدية واحدة في خط الدائرة المتكاملة المجاور لكل طرف إدخال / إخراج ، وعند استخدامها في وضع تسجيل التحول ، يمكنها نقل البيانات إلى الخلية التالية في الجهاز. هناك نقاط دخول وخروج محددة للبيانات للدخول إلى الجهاز والخروج منه ، وبالتالي من الممكن ربط عدة أجهزة معًا.

في ظل ظروف التشغيل العادية ، يتم تعيين الخلية بحيث لا يكون لها أي تأثير وتصبح غير مرئية. ومع ذلك ، عندما يتم ضبط الجهاز على وضع الاختبار ، فإنه يسمح بدفق البيانات التسلسلي (ناقل الاختبار) بالمرور من خلية قفل سجل التحول إلى الأخرى. يمكن لخلايا مسح الحدود في الجهاز التقاط البيانات من خط الدائرة المتكاملة ، أو فرض البيانات عليها. وبهذه الطريقة ، يمكن لنظام الاختبار الذي يمكنه إدخال دفق البيانات إلى سلسلة تسجيل الإزاحة إعداد حالات على اللوحة ، وكذلك مراقبة البيانات. من خلال إعداد دفق بيانات تسلسلي واحد ، وإغلاقه في مكانه ، ثم مراقبة دفق البيانات العائد ، من الممكن الوصول إلى الدوائر الموجودة على اللوحة والتحقق من أن دفق البيانات العائد هو المتوقع. إذا كان الأمر كذلك ، فيمكن أن ينجح الاختبار ، ولكن إذا لم يكن الأمر كذلك ، فقد اكتشف نظام مسح الحدود والمشكلة التي يمكن التحقيق فيها بشكل أكبر.

واجهة JTAG

هناك عدد من خطوط التحكم والبيانات JTAG التي تشكل منفذ الوصول التجريبي ، TAP. هذه الخطوط المعروفة باسم TCK و TMS وخط TRST الاختياري متصلة بالتوازي مع الرقائق في سلسلة المسح الحدودية. يتم ربط الوصلات المعينة TDI (المدخلات) و TDO (المخرجات) ببعضها البعض لتوفير مسار حول رقائق مسح الحدود للبيانات. يتم إرسال البيانات إلى TDI للشريحة الأولى ، ثم يتم توصيل TDO من الشريحة الأولى بـ TDI للرقاقة التالية وما إلى ذلك. أخيرًا ، يتم أخذ البيانات من TDO الخاص بـ IC الأخير في سلسلة الأقحوان.

  • صنبور منفذ الوصول التجريبي - المسامير المرتبطة بوحدة التحكم في الوصول التجريبي.
  • TCK ساعة الاختبار - هذا الدبوس هو إشارة الساعة المستخدمة لضمان توقيت نظام مسح الحدود. ينقل TDI القيم إلى السجل المناسب على الحافة الصاعدة لـ TCK. تنتقل محتويات السجل المختارة إلى TDO على الحافة السفلية لـ TCK.
  • TDI اختبار إدخال البيانات - تنتقل تعليمات الاختبار إلى الجهاز من خلال هذا الدبوس.
  • TDO اختبار إخراج البيانات - يوفر هذا الدبوس بيانات من سجلات مسح الحدود ، أي تحولات بيانات الاختبار على هذا الدبوس.
  • TMS تحديد وضع الاختبار - يحدد هذا الإدخال الذي يعمل أيضًا على الحافة الصاعدة لـ TCK حالة وحدة تحكم TAP.
  • TRST اختبار إعادة التعيين - هذا هو دبوس إعادة تعيين اختبار منخفض نشط اختياري. يسمح بتهيئة وحدة تحكم TAP غير المتزامنة دون التأثير على منطق الجهاز أو النظام الآخر.

اقرأ المزيد عن واجهة JTAG / TAP

تطبيقات مسح الحدود

JTAG ، يعد فحص الحدود أداة اختبار مثالية للاستخدام في العديد من التطبيقات. أكثر التطبيقات وضوحًا لمسح الحدود موجودة داخل بيئة الإنتاج. هنا يمكن اختبار الألواح ويمكن اختبار المشكلات التي قد لا يتم اكتشافها بخلاف ذلك بسبب نقص الوصول للاختبار بشكل مناسب. في الواقع ، يتم دمج تقنية مسح الحدود مع تقنيات أخرى لتوفير ما يسمى اختبار التوافقية.

بالإضافة إلى استخدامه في اختبار الإنتاج ، يمكن أيضًا استخدام مسح الحدود ، JTAG ، IEEE 1149 ، في مجموعة متنوعة من سيناريوهات الاختبار الأخرى ، بما في ذلك تطوير المنتج وتصحيح الأخطاء بالإضافة إلى الخدمة الميدانية. هذا يعني أنه يمكن إعادة استخدام رمز مسح الحدود لمناطق الاختبار ، وبالتالي يمكن تقسيم التكلفة على هذه التطبيقات. لا يشير هذا فقط إلى أن مسح الحدود هو أداة قوية ، ولكنه يجعله أيضًا جذابًا من الناحية المالية.

جيل البرنامج

واحدة من التكاليف الرئيسية لأي تطوير هذه الأيام هي تكلفة البرنامج ، وهذا صحيح بشكل خاص لمسح الحدود حيث يوجد القليل من الأجهزة. هذا يعني أن أي توفير يمكن تحقيقه في الوقت المستغرق لتطوير البرنامج يمكن أن يقلل التكاليف بشكل كبير. وفقًا لذلك ، يعد مولد برنامج الاختبار (TPG) جزءًا لا يتجزأ من نظام مسح الحدود.

عادةً ما يتطلب منشئ برنامج الاختبار القائمة الصافية للوحدة قيد الاختبار (UUT) وملفات لغة وصف مسح الحدود (BSDL) لمكونات مسح الحدود الموجودة داخل الدائرة. باستخدام هذه المعلومات ، يمكن لمولد برنامج الاختبار إنشاء أنماط الاختبار المستخدمة للاختبار. يسمح ذلك للنظام باكتشاف وعزل أي أخطاء لجميع الشبكات القابلة للاختبار لمسح الحدود داخل الدائرة. من الممكن أيضًا لمولد برنامج الاختبار إنشاء متجهات اختبار تمكن النظام من اكتشاف الأعطال في العقد أو مكونات المسامير ، ومكونات المسح غير الحدودية التي تحيط بها أجهزة مسح حدودية

JTAG ، مسح الحدود ، IEEE 1149 هي تقنية اختبار راسخة الآن. على الرغم من أنه يتطلب إنشاء برامج اختبار قبل استخدامها ، إلا أنها توفر طريقة فعالة للغاية من حيث التكلفة للوصول إلى نواقل الاختبار إلى لوحة الدوائر الإلكترونية. نظرًا لكون عقارات لوحات الدوائر الإلكترونية مرتفعة الثمن ، فإن تكلفة إضافة مجسات أو نقاط وصول لنوع آخر من تقنيات الاختبار الإلكترونية ستكون باهظة ، إذا كان ذلك ممكنًا بالفعل. وفقًا لذلك ، يوفر فحص الحدود حلاً للعديد من مشكلات الاختبار بتكلفة يمكن إطفاءها في العديد من ساحات الاختبار من التطوير إلى اختبار الإنتاج إلى الاختبار الميداني. في كل هذه البيئات ، يوفر مسح الحدود حلاً فعالاً ، من حيث الأداء والتكلفة.


شاهد الفيديو: شرح طريقة تنصيب خاصية بيقونز صورة Picons OpenPLI (شهر نوفمبر 2021).