边界扫描技术
边界扫描技术在某导航雷达控制电路板测试与诊断中的研究运用
边界扫描技术在某导航雷达控制电路板测试与诊断中的研究运用一、引言A. 研究背景和目的B. 边界扫描技术的概述二、相关技术与理论A. 导航雷达控制电路板测试与诊断技术B. 边界扫描技术原理及应用三、实验设计与搭建A. 导航雷达控制电路板的测试与诊断需求B. 边界扫描测试方案设计C. 搭建测试平台及工具实现四、实验结果与分析A. 测试结果及数据分析B. 问题分析与排除过程C. 实验结果的验证和评估五、结论与展望A. 研究总结和贡献B. 科研展望和创新点注：本提纲仅供参考，具体论文框架和内容根据研究要求和撰写习惯进行调整。
一、引言A. 研究背景和目的导航雷达是现代导航设备中不可或缺的重要组成部分，在遥感、军事海洋、大地测量等领域发挥着重要的作用。
而导航雷达控制电路板则是保证雷达稳定运行的重要部件，控制电路板的测试与诊断是确保雷达运行的核心工作。
针对导航雷达控制电路板的测试与诊断，传统的方法往往需要手动检测电路板的各个元器件，测试计算结果，并分析数据，工作量和成本较大。
因此本研究旨在探索边界扫描技术在导航雷达控制电路板的测试与诊断上的实用性和有效性，为实现雷达控制电路板的自动测试和诊断奠定基础。
B. 边界扫描技术的概述边界扫描技术（Boundary Scan）是IEEE标准1149.1所定义的一种通用测试方法，它可以在保持芯片设备处于状态不改变的情况下，通过Access Port对芯片内部的互连电路进行结构测试、功能测试、芯片内部器件诊断，也可以通过这种技术进行编程下载以及重编程等操作，从而实现了高速、无需插拔的设备测试，这一技术在电子工业中被广泛应用。
边界扫描技术可以在不需要改变芯片会话的情况下来测试和诊断设备，这为雷达控制电路板的测试与诊断提供了新思路。
由于导航雷达控制电路较为复杂，常规的测试方法受限于它们操作的复杂性而难以实现高效、可靠的测试。
因此，基于边界扫描技术的自动测试方案可以显著简化测试流程，降低测试成本并提高测试效率。
边界扫描测试技术原理
2.6 TAP控制器口线功能和关系1
TCK为低时Test logic的存储单元保持不变，TCK在上升 沿 采样TMS和TDI输入值，在TCK下降沿TDO输出变化 测试指令（test instruction)和测试数据（test data ）从 TDI输入线输入到指令寄存器（ instruction register ）和 各种数据寄存器（various test data registers ）
边界扫描测试技术原理
员工培训中心 2005年11月15日
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课程目的
1、了解边界扫描器件的基本结构； 2、了解边界扫描测试技术的原理； 3、了解边界扫描描述语言BSDL的基本格式； 4、了解边界扫描测试技术的主要应用； 5、了解边界扫描JTAG接口的设计规范；
可选的Public Instructions
INTEST, RUNBIST
IC厂商可以自定义Public or Private Instructions， Public Instructions的资料必须公开。
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3.2 JTAG电路指令码
BYPASS: 全1，IC厂商可以再分配几个其它的binary code. EXTEST: 全0，IC厂商可以再分配几个其它的binary code. SAMPLE/PRELOAD, INTEST, RUNBIST, IDCODE, USERCODE: IC厂商自行分配binary code。 未分配的binary code表示BYPASS。
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2.4 控制器的16位状态机
jtag边界扫描的概念
jtag边界扫描的概念
边界扫描（Boundary Scan）是一种测试技术，用于在集成电路板内进行测试，特别是对于那些无法通过传统的测试方法进行测试的复杂电路板。
它利用在每个芯片的输入输出管脚上增加的移位寄存器单元（Boundary-Scan Register Cell），这些寄存器单元分布在芯片的边界上，被称为边界扫描寄存器。
在JTAG调试中，边界扫描是一个非常重要的概念。
当需要调试芯片时，这些寄存器将芯片与外围电路隔离，实现对芯片输入输出信号的观察和控制。
对于输入管脚，可以通过与之相连的边界扫描寄存器单元把数据加载到该管脚中；对于输出管脚，可以通过与之相连的边界扫描寄存器“捕获”（CAPTURE）该管脚上的输出信号。
正常运行状态下，这些边界扫描寄存器单元对芯片是透明的，所以正常的运行不会受到影响。
另外，芯片输入输出管脚上的边界扫描（移位）寄存器单元可以相互连接起来，在芯片的周围形成一个边界扫描链（Boundary-Scan Chain）。
它可以串行地输入和输出，通过相应的时钟信号和控制信号，实现对处在调试状态下的芯片的输入和输出状态的观察和控制。
一般的芯片都会提供几条独立的边界扫描链，对边界扫描链的控制主要是通过TAP（Test Access Port）Controller来完成。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
boundaryscan应用实例 -回复
boundaryscan应用实例-回复什么是boundary scan技术？Boundary scan技术，又称JTAG（Joint Test Action Group）技术，是一种用于芯片级电路板测试和诊断的技术。
它使用了IEEE标准1149.1定义的边界扫描链（Boundary Scan Chain），通过在电路板上的闩锁功能来实现对芯片上的引脚的测试和调试。
Boundary scan技术的原理和功能如何工作？Boundary scan技术的原理基于一种边界扫描链结构（Boundary Scan Chain），该链将所有芯片引脚连接起来形成一个环。
这个环具有使能信号和测试控制信号，通过这些信号的控制，可以将测试数据从一个引脚传输到另一个引脚，实现对芯片引脚的测试和调试。
Boundary scan技术的功能主要有以下几个方面：1. 电路连通性测试：通过boundary scan技术，可以检测和诊断电路板上信号线的连通性是否良好，以及是否存在断路和短路。
2. 引脚功能测试：通过boundary scan技术，可以实时测试和诊断芯片引脚的功能是否正常。
这对于芯片级的调试和故障排除非常有用。
3. 元件配置和诊断：通过boundary scan技术，可以识别和配置电路板上的各种元件，例如存储器、逻辑门等。
这可以帮助工程师更好地了解电路板的组成和功能。
4. 容错性检查：通过boundary scan技术，可以检查电路板上的信号线是否遵循电气特性，例如正确的电阻和电容值。
这对于确保电路板的稳定性和可靠性至关重要。
Boundary scan技术的应用实例1. 电子设备制造：Boundary scan技术可以在生产线上用于测试和验证电子设备的电路板，以确保其质量和可靠性。
它可以有效地检测和排除电路板上的连通性问题和故障，提高生产效率和产品质量。
2. 电路板维修：当电子设备发生故障时，boundary scan技术可以用于定位和修复故障点。
边界扫描
边界扫描背景:早在1985年，几家欧洲的厂商为解决高复杂度IC的测试问题，成立了一个JETAG（Joint European Test Action Group）的组织。
稍后，包含HP（Hewlett Packard）及一些美商公司亦加入了这个组织，该组织更名为JTAG（Joint Test Action Group）。
JTAG发展了BOUNDARY-SCAN 的技术，并于1989年将BOUNDARY-SCAN 的JTAG Rev 2.0 版，移转给电机电子工程师协会（Institute Electrical and Electronic Engineers, IEEE），并于1990年成为IEEE Standard1149.1-1990。
定义:边界扫描技术是一种应用于数字集成电路器件的测试性结构设计方法。
所谓“边界”是指测试电路被设置在IC器件逻辑功能电路的四周，位于靠近器件输入、输出引脚的边界处。
所谓“扫描”是指连接器件各输入、输出引脚的测试电路实际上是一组串行移位寄存器，这种串行移位寄存器被叫做“扫描路径”，沿着这条路径可输入由“0” 和“1”组成的各种编码，对电路进行“扫描”式检测，从输出结果判断其是否正确。
结构:引脚:寄存器:1指令寄存器:用来决定是否进行扫描测试和访问数据寄存器操作。
2旁路寄存器:旁路寄存器只有1位，它提供了一条从TDI到TDO之间的最短通道。
当选择了旁路寄存器，实际上没有执行边界扫描测试，它的作用是为了缩短扫描路径，将不需要测试的数据寄存器旁路掉，以减少不必要的扫描时间。
3边界扫描寄存器边界扫描寄存器由大量置于集成电路输入输出引脚附近的边界扫描单元组成。
边界扫描单元首尾相连构成一个串行移位寄存器链，它使用TDI引脚作为输入，TDO引脚作为输出。
在测试时钟TCK的作用下，从TDI加入的数据可以在边界扫描寄存器中进行移动扫描。
设计人员可用边界扫描寄存器来测试外部引脚的连接，或是在器件运行时捕获内部数据。
边界扫描技术和IEEE 1149.1标准
～一
（） ２ 测试 配 或 ｔ Ｂ之间的连线 。 ＇ Ｃ ２边界扫描的硬件结构和 Ｉ Ｅ １９ １ 准 Ｅ Ｅ １４ ． 标 根据 ＩＥ １ 标准 ， Ｅ Ｅ １４ １ ９ 边界扫描设计 的硬 件应 包括以下四个部分 ： （１ １测 存取通道（ Ａ ） ＴＰ ；
（ Ｔ Ｐ控 制 器 ； ２）Ａ
（） ３ 指令寄存器（ｒ ； ｉ） ｔ （） ４ 测试数据寄存器组 （Ｄ ） ＴＲ； 其中测试数 据寄 存 器组 ＇Ｒ又包 括边 缘 扫捕 寄存 器 （ Ｓ ． 旁路 寄存 器 （ Ｙ 和器 件标 志 寄存 器 Ｉ Ｄ ＢＢ 、 ） Ｂ Ｒ） （ Ｒ 。同时还包 括一个或几个专用 的其他寄存器 。 Ｉ ） Ｄ
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维普资讯
边界 扫描技 术和 ＩＥ １９． 标 准 Ｅ Ｅ ｌ４ Ｉ
２ ［ ｏＩ 数 据 ， 也可输 出数据 （） ２ 所有 的寄存器 可连接成一个移位寄存器
（ ｌ ｔ ｎ ｓＥｇ ｅｒ ｇＣ ｌｇ ， ａａ Ｕ ￣ ｒｔ ｏ Ｂ睁 曲晤． ａｊ ｇ ２ １ Ｏ Ｅ ｃ ｏｉ ｎｉ ｅｉ ｏ ｅ Ｎ ｖｌ ｍ ＇ ｓ ｆ ｅｒ ｃ ｎ ｎ ｌｅ ｅｉ ｙ Ｎ ｎｎ ， １ｇ ） ｉ Ｃ
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Boundary scan
什么是boundary scan?边界扫描(Boundary scan )是一项测试技术，是在传统的在线测试不在适应大规模，高集成电路测试的情况下而提出的，就是在IC设计的过程中在IC的内部逻辑和每个器件引脚间放置移位寄存器(shift register).每个移位寄存器叫做一个CELL。
这些CELL准许你去控制和观察每个输入/输出引脚的状态。
当这些CELL连在一起就形成了一个数据寄存器链(data register chain),我门叫它边界寄存器(boundaryregister)。
除了上面的移位寄存器外，在IC上还集成测试访问端口控制器 (TAP controller),指令寄存器(Instruction register)对边界扫描的指令进行解码以便执行各种测试功能。
旁路寄存器(bypass register)提供一个最短的测试通路。
另外可能还会有IDCODE register和其它符合标准的用户特殊寄存器。
下图是一个典型的具有边界扫描功能的IC。
边界扫描器件典型特征及边界扫描测试信号的构成。
如果一个器件是边界扫描器件它一定有下面5个信号中的前四个：1．TDI (测试数据输入)2．TDO (侧试数据输出)3．TMS (测试模式选择输入)4．TCK (测试时钟输入)5．TRST (测试复位输入，这个信号是可选的)测试访问端口控制器(TAP controller)TMS，TCK，TRST构成了边界扫描的测试访问端口控制器(TAP controller)。
TAP (the test access port)是一个通用的端口，用来引入控制信号到边界扫描器件(TCK,TMS,TRST*)并且为边界扫描提供串行的输入，输出信号(TDI,TDO)TAP controller是一个16位的状态机，可以通过TMS(test mode selection)和TCK(test clock input)对TAP controller进行编程控制它的状态，TAP controller控制进入指令寄存器(instruction register)和数据寄存器(data register)数据流。
Boundray scan技术原理
1边界扫描测试技术原理2.边界扫描指令集Extest指令--强制指令用于芯片外部测试，如互连测试测试模式下的输出管脚，由BSC update锁存驱动BSC scan锁存捕获的输入数据移位操作，可以从TDI输入测试激励，并从TDO观察测试响应。
在移位操作后，新的测试激励存储到BSC的update锁存原先EXTEST指令是强制为全“0”的，在IEEE 1149.1—2001中，这条强制取消了。
选择边界扫描寄存器连通TDI和TDO。
在这种指令下，可以通过边界扫描输出单元来驱动测试信号至其他边界扫描芯片，以及通过边界扫描输入单元来从其他边界扫描芯片接受测试信号。
EXTEST指令是IEEE 1149.1标准的核心所在，在边界扫描测试中的互连测试（interconnect test）就是基于这个指令的。
Sample/Preload指令编辑Sample/Preload指令--强制指令在进入测试模式前对BSC进行预装载输入输出管脚可正常操作输入管脚数据和内核输出数据装载到BSC的scan锁存中。
移位操作，可以从TDI输入测试激励，并从TDO观察测试响应。
在移位操作后，新的测试激励存储到BSC的update锁存。
原先这两个指令是合在一起的，在IEEE 1149.1--2001中这两个指令分开了，分成一个SAMPLE指令，一个PRELOAD指令。
选择SAMPLE/PRELOAD指令时，IC工作在正常工作模式，也就是说对IC的操作不影响IC的正常工作。
选择边界扫描寄存器连通TDI和TDO。
SAMPLE指令---通过数据扫描操作（Data Scan）来访问边界扫描寄存器，以及对进入和离开IC的数据进行采样。
PRELOAD指令---在进入EXTEST指令之前对边界扫描寄存器进行数据加载。
Bypass指令编辑Bypass指令--强制指令提供穿透芯片的最短通路。
输入输出管脚可正常操作选择一位的旁路（Bypass）寄存器强制全为1和未定义的指令为Bypass指令BYPASS指令为全“1”。
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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 • • • 测试存取口( 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。
BSDL语言
• BSDL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。
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：
Y=D X
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。
• 对于边界扫描测试：
R=C（A,T）
• 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。
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 完成生产阶段电路板成品检验，提高成品的合 格率，使得后期维修费用降低到最少；另一方 面，在一些重要的数字模块化仪器中，可以应 用边界扫描测试完成仪器自检工作，从而提高 仪器在应用中的可靠性。
边界扫描测试技术原理及应用
郭俊龙 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。