JTAG.ТЕСТ - технологии граничного сканирования, методики тестопригодного проектирования, JTAG, ICT, DFT
В JTAG мы знаем все!
«... Мы говорим JTAG, подразумеваем — ТЕСТ,
мы говорим ТЕСТ, подразумеваем — JTAG!»

Колонка Ами Городецкого
«JTAG-тестирование»
в журнале «Компоненты и технологии» № 4.2010 г.

Сайт журнала «Компоненты и технологии»

Новый JTAG-стандарт IEEE 1149.7

Событием февраля нынешнего года в мире тестирования стала формальная публикация международным институтом IEEE нового JTAG-стандарта, который отныне будет известен под именем 1149.7, или просто «точка-7».

Работа над этим новым стандартом велась длительное время группой экспертов и рядом ведущих электронных компаний, и с его появлением связывались значительные ожидания специалистов как в области разработки и производства интегральных микросхем (ИС), так и в области разработки и производства печатных плат. Мы в дальнейшем подробно обсудим этот новый стандарт во всех деталях, предлагаемая же колонка является кратким обзором побудительных мотивов разработки стандарта и его основных параметров.

Следует сразу предупредить энтузиастов революционных перемен — традиционный стандарт граничного сканирования JTAG, или 1149.1 [ПЭ.2007.№5], успешно применяемый в тестировании более двадцати лет, жив, эффективен, и продолжит оставаться одной из ведущих технологий тестирования в сколько-нибудь обозримом будущем. Новый стандарт 1149.7 с довольно длинным названием «Архитектура граничного сканирования и порт тестового доступа с усовершенствованными функциями и сокращенным числом контактов» вовсе не призван заменить «старый JTAG», базируется на нем, представляет собой его расширение, полностью с ним совместим, и его задачи вполне эволюционны — улучшить характеристики 1149.1 и расширить области его применения. Основные отличительные черты стандарта 1149.7, называемого также сJTAG (сompact JTAG), следующие:

  • Уменьшение до двух числа обязательных контактов
  • Соединение звездой вместо цепочки
  • Прямая адресация микросхем
  • Обход микросхем на уровне чипа
  • Дополнительные возможности управления напряжениями питания

К главным преимуществам нового стандарта относятся:

  • Упрощение связей между микросхемами, обеспечивающих их тестопригодность
  • Усовершенствование тестовой поддержки многоядерных микросхем
  • Улучшение возможностей отладки тестов

Стандарт 1149.7 охватывает две группы характеристик, каждая из которых подразделяется на классы. Первая группа характеристик представляет собой расширение стандарта 1149.1, т.е. определяет ряд усовершенствованных методов тестирования, реализация которых в рамках традиционного стандарта JTAG даже не предполагалась. Вторая группа характеристик определяет двухконтактный протокол функционирования таких усовершенствованных JTAG-структур. Стандарт 1149.7 подразделяется на шесть операционных классов, каждый из которых строится на базе функций, задаваемых предыдущим классом. Первые четыре класса, от Т0 до Т3, относятся к первой группе характеристик, а два класса Т4 и Т5 — ко второй группе.

Класс Т0 определяет совместимость ИС, поддерживающих стандарт 1149.1 (ИС.1), и ИС, поддерживающих стандарт 1149.7 (ИС.7) в рамках одной и той же схемы. Правила совмещения класса Т0 предполагают использование n-разрядного РК и одноразрядного РО для выполнения команды обхода BYPASS, 32-разрядный РИ обязателен [ПЭ.2007.№6], а обязательные команды те же, что и в стандарте 1149.1. При задании общего сброса TLR все одновременно управляемые ИС.7 реализуют одноразрядное DR-сканирование, выполняя обычную команду BYPASS.

Характеристики класса Т1 определяют т.н. уровни управления ИС.7, которых вовсе не существует для ИС.1. Эти уровни управления являются основой построения всех функций, определяемых классами Т1 ... Т5, и базируются они на той же диаграмме состояний контроллера ТАР, хорошо нам знакомой по традиционному стандарту 1149.1 (см. рис. 3 в ПЭ.2007.№5).

Введение уровней управления ИС.7 (будем их обозначать далее как УУ ИС.7) является ключевым новшеством стандарта 1149.7, которое заключается в использовании последовательностей состояний старой доброй диаграммы ТАР в сочетании с подсчетом количества обходов состояния Shift-DR, или, если угодно, числа невхождений в это состояние диаграммы ТАР. УУ ИС.7 используют команды BYPASS или IDCODE совместно с сериями 1149.1-совместимых последовательностей, которые мы будем называть нулевым DR-сканированием (zero-bit DR scans), или ZBS. Такое ZBS-сканирование заключается (внимание, это важно!) в смене состояний диаграммы ТАР в обход состояния Shift-DR, т.е. переход от состояния Select-DR-Scan к Capture-DR и далее к Exit1-DR, и оттуда — к Update-DR. Оба этих последних перехода выполняются при удержании ТМS=1.

Применение УУ ИС.7 предполагает наличие некоего ZBS-счетчика числа выполненных ZBS-сканирований, всегда начинающихся в состоянии TLR диаграммы порта ТАР, поскольку именно в этом состоянии происходит инициализация регистров команд (РК) обеими командами — BYPASS и IDCODE. Начинаясь с ZBS=0, этот счетчик инкрементируется при каждом следующем ZBS-сканировании. Если происходит DR-сканирование, включающее в себя прохождение состояния Shift-DR, но содержимое счетчика не равно нулю, его инкрементирование блокируется и никакие последующие ZBS-сканирования счетчик не включают. Блокирование ZBS-счетчика означает, таким образом, запоминание числа последовательно выполненных ZBS-сканирований, иными словами — запоминание одного из уровней управления ИС.7, принимающих значения от 1 до 7.

УУ ИС.7 Функция перегрузки DR-сканирование
0 – 1 нет системное
2 команды управления Бит обхода на уровне чипа
3 нет (резерв) резерв
4 – 5 добавочные пути сканирования определяется пользователем
6 – 7 используется системой отладки определяется пользователем

Таблица уровней управления IEEE 1149.7

Сброс ZBS-счетчика происходит при наступлении одного из следующих событий: прохождение состояний Select-IR-Scan или Test-Logic-Reset диаграммы ТАР, а также выдача определенных команд, связанных с синхронизацией операций, определяемых классами Т4 и Т5. Учет содержимого ZBS-счетчика, или УУ ИС.7, не только меняет функцию команд BYPASS и IDCODE, как указано в столбце «Функция перегрузки» таблицы УУ, но также влияет на изменение пути DR-сканирования.

Например, на уровне управления 2 активизируются т.н. команды управления, подразумевающие выполнение двух последовательных DR-сканирований и представляющие собой 10-разрядные слова, старшие 5 разрядов которых (СР1) — это код операции, а младшие (СР2) — собственно операнд. Само содержимое этих слов формируется динамически путем подсчета (с округлением до 5 разрядов) числа проходов через состояние Shift-DR диаграммы ТАР между состояниями Capture-DR и Update-DR при DR-сканировании. Иерархия управления структурой 1149.7 с учетом содержимого ZBS-счетчика как раз и образует ту основу, на которой базируется двухконтактный протокол, определяемый классами Т4 и Т5. Поскольку команды управления представляют собой некоторую функцию последовательности переходов между состояниями диаграммы ТАР, для управления протоколом требуется лишь два контакта — TCK и TMS.

Кроме определения уровней управления, класс Т1 определяет следующие 4 режима выключения питания ИС.7, что может быть критично при тестировании самих ИС и ПП, а также при отладке тестов:

  • Выключение питания, если сигнал ТСК находится на уровне «лог.1» более 1 мс
  • Выключение питания, если сигнал ТСК находится на уровне «лог.1» более 1 мс при нахождении ТАР в состоянии сброса TLR
  • Выключение питания, если ИС.7 находится в состоянии сброса TLR
  • Всегда включено

Класс Т2 определяет механизм обхода ИС.7 на уровне чипа, который предназначен для укорачивания цепочек сканирования при разработке тестов сложных схем. Этот же класс обуславливает механизм т.н. «горячего» включения (hot-connect) ИС.7. Для реализации этих новых возможностей, класс Т2 определяет три формата JTAG-сканирования:

  • JSCAN0 — операции, совместимые с традиционным JTAG-стандартом 1149.1.
  • JSCAN1 — обеспечивает защиту при горячем включении и отключении ИС.7, обуславливая обход всех подключенных ИС.7 при включении питания по умолчанию. Этот формат предназначен для защиты отдельных портов ТАР от непреднамеренных подключений и предотвращения повреждения функциональных ядер при горячем включении.
  • JSCAN2 — обеспечивает обход ИС.7 на уровне чипа для последовательных цепочек ИС. Этот механизм работает как некий заслон безопасности (firewall), разрешающий доступ к порту ИС.7 только после выполнения заданной последовательности операций, содержащих, кроме прочего, проверку стабильности электрических соединений.

Характеристики класса Т3 определяют возможность соединения ИС.7. звездой, что является определенным упущением стандарта 1149.1, предполагающего соединение ИС только в цепочку. Соединение звездой обеспечивает новый формат JSCAN3 (рисунок 1), для определения которого в классе Т3 используется специальный регистр «только для записи». Стандарт 1149.7 предусматривает также возможность адресации каждой из ИС.7 при соединении их звездой.

Прогноз фирмы Asset

Рисунок 1. Соединение ИС.7 звездой в формате JSCAN3

Операции сканирования в стандарте 1149.7 при соединении звездой функционально эквивалентны последовательным сканированиям, при этом прохождения состояний Capture-xR и Update-хR в группе из нескольких ИС.7 синхронизированы. Смена данных сканирования в каждом из портов ТАР группы происходит в интервале времени между этими состояниями, а выборка и блокирование этих портов выполняется без захода в состояния Capture-xR и Update-хR. Для обеспечения возможности адресации при соединении звездой каждой ИС.7 присваивается идентификатор CID, для чего используется специальная итеративная арбитражная схема.

Класс Т4 вводит ряд дополнительных форматов сканирования для поддержки протокола передачи тестовых данных при помощи только двух контактов порта ТАР вместо четырех. Контакты передачи данных TDI и TDO не используются вовсе, а тестовые данные передаются по теперь уже двунаправленной цепи TMSС (рисунок 2). Кроме того, класс Т4 определяет ряд оптимизированных режимов ввода тестовых данных, позволяющих вводить только абсолютно необходимые данные, без повторов и избыточности.

Прогноз фирмы Asset

Рисунок 2. Передача данных по цепи TMSC

Функции класса Т5 предназначены в основном для разработчиков программного обеспечения, использующих протокол JTAG в целях отладки. Основное преимущество этих функций заключается в сокращении числа контактов, предназначенных только для отладки, а также использование контактов TMSС и ТСКС для реализации разнообразных пользовательских протоколов.

В заключение следует отметить, что наряду с полной совместимостью с традиционным стандартом 1149.1, новый стандарт 1149.7 обеспечивает сокращение числа контактов сложных ИС типа SOC, массово применяемых последнее время в потребительской электронике, выключение питания ИС в схемах с пониженным потреблением, упрощает производство и тестирование многоядерных модулей и ИС с многоэтажными чипами, а также существенно повышает эффективность процедур отладки.

Авторизоваться:

Логин (e-mail):
Пароль:
Регистрация / Забыли пароль?

КОЛОНКИ в ЖУРНАЛАХ
    · Тестирование и тестопригодное проектирование («КиТ» № 2, 2009)
    · Встроенные инструменты тестирования («КиТ» № 3, 2009)
    · Неисправность монтажа BGA — что делать? (Апрельские тезисы) («КиТ» № 4, 2009)
    · Стратегия тестирования: нужен ли нам JTAG? (Как убедить начальника) («КиТ» № 5, 2009)
    · JTAG на системном уровне и тестирование кросс-плат («КиТ» № 6, 2009)
    · Функциональное тестирование и эмуляция средствами граничного сканирования (JTAG) («КиТ» № 7, 2009)
    · Аспекты тестопригодности в файлах BSDL («КиТ» № 9, 2009)
    · Покрытие неисправностей и полнота JTAG-тестирования («КиТ» № 9, 2009)
    · JTAG-тестирование кластеров («КиТ» № 1, 2010)
    · Тестирование компонент памяти в технологии JTAG (1) («КиТ» № 2, 2010)
    · Тестирование компонент памяти в технологии JTAG (2) («КиТ» № 3, 2010)
    · Новый JTAG-стандарт IEEE 1149.7 («КиТ» № 4, 2010)
    · Прожиг флэш-памяти в протоколе JTAG («КиТ» № 5, 2010)
    · Новейший стандарт JTAG-тестирования: IEEE P1149.8.1 («КиТ» № 6, 2010)
    · Стандарт тестопригодного проектирования IEEE P1687 («КиТ» № 7, 2010)
    · Материалы международной конференции по тестированию электроники ITC-2009 (1) («КиТ» № 8, 2010)
    · Материалы международной конференции по тестированию электроники ITC-2009 (2) («КиТ» № 9, 2010)
    · Материалы международной конференции по тестированию электроники ITC-2009 (3) («КиТ» № 10, 2010)
    · Применение осциллографов для визуализации протокола JTAG («КиТ» № 11, 2010)
    · Дистанционное JTAG-тестирование («КиТ» № 12, 2010)
    · Кому понадобится новый стандарт IEEE 1687? («КиТ» № 01, 2011)
    · Взаимосвязь стандартов тестирования IEEE P1687 и IEEE 1149.7 («КиТ» № 02, 2011)
    · Техническая диагностика цифровых устройств («КиТ» № 03, 2011)
    · FPGA и ПЛИС в JTAG-тестировании («КиТ» № 04, 2011)
    · Система JTAG-тестирования onTAP («КиТ» № 05, 2011)
    · Внутрисхемное программирование и JTAG-цепочки («КиТ» № 06, 2011)
    · Снова о внутрисхемном тестировании ICT («КиТ» № 07, 2011)
    · Снова о внутрисхемном тестировании (продолжение) («КиТ» № 08, 2011)
    · Еще раз о внутрисхемном тестировании (окончание) («КиТ» № 09, 2011)
    · Тестирование ICT: векторное или безвекторное? («КиТ» № 11, 2011)
    · Введение в технологию IEEE Std. 1581 тестирования ЗУ (1) («КиТ» № 07, 2012)
    · Введение в технологию IEEE Std. 1581 тестирования ЗУ (2) («КиТ» № 08, 2012)




 

Карта сайта | О нас | Услуги | Софт & хард | JTAG-Библиотека | Партнеры и заказчики | Поддержка | onTAP | Контакты | Монография
Написать вебмастеру
© JTAG.ТЕСТ, 2009.
Все права защищены.