基于JTAG的星型掃描接口的設(shè)計及其仿真

3.2.2 選擇與取消

在IEEE 1149.7標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，選擇與取消功能的實現(xiàn)方法一般包括取消選擇逃脫和取消選擇警報。在本文中主要設(shè)計和驗證了逃脫的操作。逃脫(Escapes)就是在1 bit周期內(nèi)，不改變正常的信息交換情況下，將控制信息加載到正常傳輸?shù)腡CK(C)與TMS(C)信號上。TAP.7控制器探測TCK為邏輯“1”時TMS邊沿的數(shù)目值從而作為逃脫產(chǎn)生的條件。當(dāng)邊沿數(shù)為4或5時，產(chǎn)生一個取消逃脫，使控制器離線;當(dāng)邊沿數(shù)為6或7時，產(chǎn)生一個選擇逃脫，告知隨之而來的是一串選擇序列[4]，如符合選擇序列標(biāo)準(zhǔn)，將選擇此控制器或控制器所在的技術(shù)分支并將它們置于在線狀態(tài)，反之將置于離線。選擇序列部分包括：技術(shù)相關(guān)部分與技術(shù)無關(guān)部分。其中技術(shù)無關(guān)部分指定要被選擇的技術(shù)分支，技術(shù)相關(guān)部分響應(yīng)在線申請和初始化在線設(shè)備。選擇序列具體功能及格式如圖3所示。

3.2.3 CID分配

在傳統(tǒng)的串型掃描拓?fù)渲?，TAP控制器在串型掃描鏈中與DTS的相對位置提供了直接尋址能力，使用星型拓?fù)鋾r，串型掃描拓?fù)涮峁┑膶ぶ纺芰οЯ?，因為TAP控制器在掃描鏈中具有相同的相對位置?？刂破鞯刂?TCA)可由IEEE 1149.1 器件的識別碼(27 bit)與節(jié)點識別碼(8 bit)組成。在實際應(yīng)用中，TS中的TAP數(shù)一般很少，這樣35 bit的TCA顯得開銷過大。從而，可利用一條TAP.7命令[5]CIDA分配一個4 bit的控制器識別碼(CID)給TAP.7控制器，也可利用一條TAP.7命令CIDD取消控制器的CID。DTS可動態(tài)地分配CID到不同的TAP.7控制器，因此16個CID可被大于16的TAP.7控制器使用。

3.2.4 SSD

掃描選擇指令(SSD)添加到TAP.7 控制器功能中用以提供一種在Pause-xR 或 Run-Test/Idle 狀態(tài)停泊CLTAPC 的方式，它可防止星型掃描拓?fù)涞腡DO數(shù)據(jù)驅(qū)動沖突并提供與串型拓?fù)涞葍r的掃描性能。SSD有三種類型：SSD_DA取消所有的CLTAPC;SSD_SA選擇所有的CLTAPC;SSD_SOT或 SSD_SOC，根據(jù)TCA或CID選擇目標(biāo)CLTAPC。SSD_SOT與SSD_SOC 指令在不同的ADTAPC狀態(tài)下有不同的操作：在Run-Test/Idle狀態(tài)下， SSD傳遞的CID 或 TCA 與某一TAP.7控制器的CID或TCA匹配時，將選擇這一TAP.7控制器的CLTAPC，但不對其他CLTAPC進(jìn)行操作;但在Pause-XR狀態(tài)下，它將選擇目標(biāo)CLTAPC，同時取消非目標(biāo)CLTAPC。SSD必須在SSDE寄存器激活并且掃描格式支持星型掃描的情況下才能激活使用，SSD使用TDI數(shù)據(jù)來同時選擇與取消一個或多個CLTAPC。

4 星型掃描技術(shù)接口的設(shè)計及驗證

在本文中，星型掃描技術(shù)接口是基于JTAG接口，根據(jù)硬件升級層次化的方法進(jìn)行設(shè)計，并利用FPGA硬件平臺進(jìn)行設(shè)計和QuartusⅡ軟件進(jìn)行仿真驗證。此接口的特點是在原有的TAP.1接口上添加了支持星型掃描技術(shù)的功能，此功能中最為關(guān)鍵的技術(shù)是技術(shù)分支的選擇和串型等價掃描。下面重點對它們進(jìn)行設(shè)計驗證。

4.1 技術(shù)分支選擇的設(shè)計及驗證

選擇與取消逃脫的探測和一串選擇序列完成技術(shù)分支的選擇操作。TAP.7控制器通過掃描拓?fù)溆?xùn)練識別不同分支所在的位置。一旦訓(xùn)練完成，每一技術(shù)分支呈現(xiàn)出單獨的技術(shù)特性，提供技術(shù)分支選擇的基礎(chǔ)。在選擇序列中包含了選擇技術(shù)分支的信息TOPOL寄存器值，不同的技術(shù)分支類型具有不同的TOPOL寄存器值。只有技術(shù)分支被選擇，它才能被操作。技術(shù)分支選擇的流程設(shè)計如圖4所示。

下面分別就長型選擇序列和短型選擇序列對技術(shù)分支選擇功能進(jìn)行仿真驗證， 其驗證仿真結(jié)果如圖5所示。

4.2 串型等價掃描的設(shè)計及驗證

在星型拓?fù)鋻呙杓夹g(shù)中，提供了一種串型等價掃描的方法，這樣既完成了星型掃描功能，又實現(xiàn)了TDO數(shù)據(jù)的驅(qū)動沖突保護(hù)。其具體設(shè)計過程為：

(1)選擇所有的分支;

(2)選擇所有分支中的所有CLTAP，并指明標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的應(yīng)用;

(3)選擇單一的技術(shù)分支,并將狀態(tài)推進(jìn)至Run-Test/Idle狀態(tài);

(4)使用SSD指令選擇技術(shù)分支中不參與串型等價掃描的STL，使它們成為閑置組成員(其余的 STL 為掃描組成員);

(5)推進(jìn)掃描組中的STL的CLTAPC狀態(tài)移入Pause-xR 狀態(tài);

(6)使用SSD來識別一個掃描目標(biāo)的STL，并對目標(biāo)STL進(jìn)行移位掃描，再回到Pause-xR狀態(tài)，但不經(jīng)過Update-xR狀態(tài)，使其他不是閑置組成員的STL成為Pause-xR組成員(這使得被SSD識別的STL成為掃描組唯一的成員);

(7)對技術(shù)分支中不是閑置組成員的每一個STL重復(fù)步驟(6);

(8)待技術(shù)分支中所有非閑置組成員完成掃描移位后，選擇技術(shù)分支中非閑置組的CLTAPC經(jīng)過Update-xR狀態(tài)，并最終回到Pause-xR狀態(tài)，中間不經(jīng)過Shift-xR 狀態(tài);

(9)重復(fù)步驟(6)、(7)，完成整個單一技術(shù)分支的掃描;

(10)重復(fù)步驟(3)至(9)，完成所有技術(shù)分支的掃描;

(11)將所有的CLTAPC狀態(tài)同步到ADTAPC的狀態(tài)，完成串型等價掃描的整個過程。