基于邊界掃描的電路板快速測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　摘要：本文設(shè)計(jì)了一套基于邊界掃描的電路板快速測(cè)試系統(tǒng),該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)并行端口,通過適配器發(fā)送、接收測(cè)試向量,然后對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,顯示測(cè)試結(jié)果。本文主要介紹了該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件思想和診斷策略。經(jīng)實(shí)驗(yàn),該系統(tǒng)能夠?yàn)榫S修人員提供有力的支持。

　　1 引 言

　　隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備中越來越多的使用大規(guī)模可編程數(shù)字邏輯器件，如 FPGA 等。這種器件的使用提高了電子設(shè)備的性能，增加了可靠性，但是與此同時(shí)復(fù)雜的邏 輯關(guān)系、細(xì)密的引腳也給設(shè)備的維修帶來了巨大的壓力。維修人員無(wú)法通過探針來測(cè)量芯片 引腳上的波形，而使用“針床”等專用測(cè)試平臺(tái)又需要付出很高的成本。邊界掃描技術(shù)的誕 生為這一問題提供了一個(gè)新的解決途徑。邊界掃描協(xié)議是聯(lián)合測(cè)試工作組（JTAG：Joint TEST action GROUP）提出了，并于1990 年形成了IEEE 1149.1 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)通過設(shè)置在器件 輸入輸出引腳與內(nèi)核電路之間的邊界掃描單元對(duì)器件及外圍電路進(jìn)行測(cè)試，從而提高了電路 板的可測(cè)性。邊界掃描就像一根“虛擬探針”，能夠在不影響電路板正常工作的同時(shí)，采集 芯片引腳的狀態(tài)信息，通過分析這些信息達(dá)到故障診斷功能。本文針對(duì)當(dāng)前復(fù)雜數(shù)字電路板 快速測(cè)試難的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套基于邊界掃描的電路板測(cè)試系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以對(duì)含有邊 界掃描接口的復(fù)雜數(shù)字電路板進(jìn)行快速診斷，幫助維修人員進(jìn)行維修。

　　2 基于邊界掃描的電路板測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 設(shè)計(jì)需求

　?。?）對(duì)于包含邊界掃描接口的電路均可測(cè)試，用戶需根據(jù)實(shí)際情況自定義被測(cè)電路板JTAG 掃描鏈結(jié)構(gòu)。

　　（2）既能在線對(duì)電路板上邊界掃描鏈路及接口信號(hào)進(jìn)行采集，又能在離線狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路 板上模塊的測(cè)試功能。

　?。?）能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、錄制、分析，預(yù)置系統(tǒng)觸發(fā)、停止條件的功能。

　?。?）對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行快速分析，產(chǎn)生測(cè)試報(bào)告供維修人員使用。

　　2.2 基本結(jié)構(gòu)及工作原理

　　該系統(tǒng)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一個(gè)邊界掃描適配器，兩者使用計(jì)算機(jī)并口相連，其整體結(jié)構(gòu) 框圖如圖1 所示。

　　使用該邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行電路板上掃描鏈的測(cè)試，確保掃描鏈正 常。然后根據(jù)實(shí)際情況選擇進(jìn)行在線功能測(cè)試或者離線功能測(cè)試。在線功能測(cè)試即電路板不 脫離設(shè)備，通過采集電路板內(nèi)邊界掃描單元及電路板接口的數(shù)據(jù)判斷電路板工作狀態(tài)和故障 分布情況。此步驟適合于對(duì)電路板進(jìn)行快速診斷、快速維修時(shí)使用。離線功能測(cè)試即電路板 脫離設(shè)備，在連接好電源后，由測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電路板進(jìn)行信號(hào)加載，分模塊對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行測(cè) 試。此步驟適合于對(duì)故障電路板維修時(shí)使用。如果懷疑系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障，可以通過自測(cè)試 進(jìn)行診斷。