边界扫描技术

1、边界扫描测试技术原理及应用 郭俊龙郭俊龙 任少杰任少杰 目录 基本概念 基本结构 工作方式 数学模型 BLDS语言 应用 基本概念 边界扫描测试（Boundary-Scan-TEST）:是一 种是一种基于集成电路可测性设计 （DFT,Design For Testability）的测试技术， 通过对IC内部测试寄存器输入测试图形后输 出响应的分析完成电路系统的测试及故障 诊断。边界扫描测试是一个国际承认的标 准测试方法，在数字电路系统中对芯片管 脚的测试可提供100%的故障覆盖率。具有 通用性强、对测试系统要求较低、测试能 力强和可以缩短产品周期的特点。 边界扫描器件的基本结构 测试存取口(

2、Test Access Port TA P ) TA P 控制器(TAP Controller) 指令寄存器( Instruction Register IR) 测试数据寄存器(Data Register DR ) IEEE 1149. 1标准规定 标准边界扫描结构 测试存取口（TAP） 由四个专用引脚组成: 测试数据输入(Test Data In TD I) 测试数据输出(Test Data Out TDO ) 测试模式选择(Test Mode Select TM S ) 测试时钟(Test Clock TCK )。 (另有一个TRST* 为可选) 边界扫描工作方式 内部测试方式 外部测试方

3、式 采样测试方式 电路板正常工作方式 外部测试原理 边界扫描外部测试是完成对电路板上的互 连故障进行测试诊断，基本思想是在靠近 器件的输入输出管脚处增加一个移位寄存 器单元。在测试期间，这些寄存器单元用 于控制输入管脚的状态（高或低），并读 输出管脚的状态，利用这种基本思想可以 测试出电路板中器件互连的正确性。在正 常工作期间，这些附加的移位寄存器单元 是“透明” 的，不影响电路板的正常工作。 互联测试步骤： 1）TDI经过各移位寄存器与各IC管脚相关的 单元连接，移位激励数据； 2）更新输出单元上的数据，对PCB电路板 上的连线施加激励； 3）在各接收IC的输入管脚捕获PCB电路板上 连线的

4、状态； 4）检查经过边界扫描寄存器向TDO移出的 最后结果。 扫描测试过程 互联测试工作模式 1）串行链工作 2）并行链工作 3）多输出工作 4）旁路工作 测试工作模式 边界扫描测试数学模型 边界扫描测试是将由一定数量测试向量构 成的测试矩阵T输入电路板A，依据响应矩 阵R进行诊断。测试矩阵中的每个PTV向量 维数为N，它对应于N个网络的布尔输入， 而R矩阵中的每个PRV向量的维数也为N，它 对应于N个网络的布尔输出。因此，实质上 我们可以将被测电路板看作一个N输入/N输 出的系统，其输入和输出均为布尔向量。 N输入/N输出系统 一般N输入/N输出系统静态系统 上述过程可以通过一个简单线性方程

5、： 其中，X和Y分别代表输入和输出矩阵，D为 系统特征矩阵。 系统的故障诊断问题转化为已知Y和X矩阵求 D的辨识问题，即：矩阵求逆过程。 Y=D X 对于边界扫描测试： 其中，R和T矩阵分别为测试矩阵和响应矩阵， 而A矩阵为表征电路板故障特征的矩阵。 要是上式成立，首先必须合理地构造短路故障 特征矩阵A，使它同电路板的短路故障之间具 备一一映射的关系。然后还必须构造一种合理 的算子C，建立A，T矩阵同R矩阵之间的映射关 系。 对于S-A-1或S-A-0故障，其故障特征矩阵表现 为在NxN介矩阵中，ai,j对i网络中任意输入的vPi 其结果都固定为1或0。 R=CA,T（） BSDL语言 BSD

6、L语言是硬件描述语言的一个子集，可以用 来对边界扫描器件的边界扫描特性进行描述， 主要用来沟通边界扫描器件厂商、用户与测试 工具之间的联系。 其应用包括：厂商将BSDL文件作为边界扫描器 件的一部分提供给用户；BSDL文件为自动测试 图形生成（ATPG）工具测试特定的电路板提供 相关信息；在BSDL的支持下生成由IEEE1149.1 标准定义的测试逻辑。 现在，BSDL语言已经正式成为IEEE1149.1标准 文件的附件。 应用 边界扫描测试通过四根（或五根）信号线就能 完成对数字电路板的测试以及对支持边界扫描 的器件进行控制，在基本上没有增加电路复杂 程度的基础上完成高效测试，是一种简单有效 的测试手段。 通过扫描测试在电路板级的应用，一方面可以