边界扫描/JTAG,即 IEEE/ANSI 标准1149.1_1190,是一套设计规则,可以在芯片级、板级和系统级简化测试、器件编程和调试。该标准是联合测试行动小组(JTAG)(由北美和欧洲的几家公司组成)开发的。IEEE 1149.1 标准最初是做为一种能够延长现有自动测试设备(ATE)寿命的片上测试基础结构而开发的。可以从 Texas Instruments 边界扫描页面获得更多信息。利用该标准整合测试设计,允许完全控制和接入器件的边界引脚,而无需不易操作的或其它测试设备。每个符合 JTAG 要求的器件的输入/输出引脚上都包含一个边界单元(如图1所示)。正常情况下,它是透明的和停止运行的,允许信号正常通过。借助于测试模式下的器件,您可以采集输入信号,以备后期分析之用;输出信号可以影响板上的其它器件。
简而言之,IEEE 1449.1 标准定义了一个串行协议。无论封装约束怎样,该协议都要求每个符合标准的器件上要有4个(也可以是5个)引脚。这些引脚定义了测试接入端口(TAP),以便实现片上测试基础设施的操作,从而确保:
- 印刷电路板上的所有器件安装正确并处于正确的位置。
- 器件间的所有互连都与设计所描述的一致。
引脚是:
- TCK - 这是一个时钟信号,用于同步1149.1内部状态机操作。
- TMS - 1149.1内部状态机模式选择信号。该信号在 TCK 的上升沿被采样,用来决定状态机的下一个状态。
- TDI - 1149.1数据输入引脚。当内部状态机处于正确状态时,信号在 TCK 的上升沿被采样,并被移入器件的测试或编程逻辑。
- TDO - 1149.1数据输出引脚。当内部状态机处于正确状态时,该信号代表从器件测试或编程逻辑移出的数据位。 输出数据在 TCK 的下降沿有效。
- TRST(可选) - 1149.1异步复位引脚。当置低时,内部状态机立即进入复位状态。 由于该引脚是可选的,而通常为器件增加引脚会带来额外的成本,因此很少使用。 此外,内部状态机(如标准所定义的)已经明确定义有同步复位机制。
TAP 引脚驱动一个16-状态控制器(状态机)。该状态机的状态根据 TCK 上升沿上 TMS 信号的值进行状态转换。 查看问答数据库内的状态机图解。
图中位于转换弧线旁边的'0'和'1'表示 TCK 上升沿处 TMS 信号的逻辑状态。
1149.1标准规定仅在 Shift-DR 或 Shift-IR 状态下 TDI 有效并被移入(TDO 有效并被移出)。 Shift-IR 状态选择 TDI 和 TDO 之间的器件指令寄存器。 根据选择的指令,不同的数据寄存器被激活。 在 Shift-DR 状态下,TDI 和 TDO 之间与先前输入的指令相对应的数据寄存器被选中。 缺省数据寄存器是强制性的1位旁路寄存器。
外部边界扫描描述语言(BSDL)文件规定了任何器件的边界扫描逻辑的特性和特征。这些文件由 IC 制造商提供,用于生成符合 IEEE 1149.1 标准的器件操作的算法描述。
多个边界扫描器件以菊花链形式串接起来。 每个器件共享同样的 TCK 和 TMS 信号。 一个器件的 TDO 连接到下一个器件的 TDI。 由于所有的器件采用同样的 TCK 和 TMS,因此所有器件同时且同步地顺序转换 TAP 控制器状态。因此,所有的器件都处于同一个 TAP 控制器状态下。当将数据(在 Shift-IR 或 Shift-DR 状态)移到边界扫描链中时,所有器件都有寄存器在内部连接在其 TDI 和 TDO 引脚之间。 结果很明显,就是单个固定长度移位寄存器从系统 TDI 引脚转到系统 TDO。
