边界扫描在带DSP芯片数字电路板测试中的应用

0 引言

在现代雷达系统中，带有DSP(数字信号处理器)芯片的数字电路板应用很广。DSP芯片基本支持IEEE 1149.1标准，并且在电路板中形成了边界扫描链，支持边界扫描测试。

在DSP电路板中有这样一类集成电路，它们属于非边界扫描器件，位于电路板边缘连接器和由DSP芯片形成的边界扫描链之间。这部分器件的功能测试难以进行。首先，这些带DSP的电路板有独立的时序，所以不能单独采用传统的通过外部接口输入测试矢量的方法进行测试；其次，边界扫描测试只能对与DSP芯片相连的引脚进行互连测试，可检测短路故障，但是难以进行功能测试。

本文采用边界扫描测试技术与传统的测试方法相结合，为这类器件的功能测试提供了一种新的选择。 1测试方法

在IEEE 1149.1标准中，规定了4条强制性指令：旁路指令(BYPASS)、采样指令(SAMPLE)、预装指令(PRELOAD)、互连测试指令(EXTEST)。根据采样指令和互连测试指令的工作原理，利用边界扫描单元能够捕获和驱动引脚信号。利用边界扫描器件的这一特点，可以实现用DSP芯片对图1所示的电路板中非边界扫描器件进行信号采集和激励向量发送，从而利用边界扫描测试技术与传统的测试方法相结合实现对这类器件进行测试。

这种测试方法可分两种情况：

a)如图2中实线所示，非边界扫描器件的输入端与边缘连接器相连，输出端与DSP芯片相连。使用故障诊断软件，通过数字I／O模块产生稳定的激励向量，激励向量通过边缘连接器送人非边界扫描器件，所产生的响应向量由与其相连的边界扫描器件(DSP芯片)获取，并通过边界扫描通道把获取的响应向量串行输出并显示。根据被测器件的工作特性可以分析出理论上的预期响应向量，将所获取的响应向量与预期响应向量进行比较，如果比较结果不一致，说明器件可能存在功能性故障。

b)如图2中虚线所示，非边界扫描器件的输入端与DSP芯片相连，输出端与边缘连接器相连。使用边界扫描测试软件，将测试激励向量串行移人相关引脚(与非边界扫描器件相连的引脚)的边界扫描单元中，并驱动到引脚，把测试激励送入被测器件，所产生的响应向量通过边缘连接器由数字I／O模块获取，由故障诊断软件读取观察分析。根据被测器件的工作特性可以分析出理论上的预期响应向量，将所获取的响应向量与预期响应向量进行比较，如果比较结果不一致，说明器件可能存在功能性故障。

2 测试系统的组成

测试系统的硬件组成如图3所示。VXI系统采用VXI-1394外部控制方式；零槽模块负责把IEEE 1394串行通信协议转换为VXI协议；数字I／O模块型号是DIOM-64，每个模块有64路I／O通道，3个数字I／O模块共提供192个测试通道，主要用于向被测电路板提供激励信号和采集电路板的输出信号；适配器用于测试设备与被测板之间的信号匹配以及向被测板提供电源；JTAG接口控制器实现计算机算法产生的信号与标准JTAG信号之间的传输和转换。

软件组成包括边界扫描测试软件ScanWorks系统、故障诊断软件TestVee、响应向量采集程序和测试激励输出程序。ScanWorks用于建立和执行边界扫描测试，主要功能包括扫描链路测试、互连测试、存储器测试等；TestVee用于控制数字I／O模块的工作状态；响应向量采集程序和测试激励输出程序根据被测电路实际情况开发。

3 测试验证

3.1 电路板电路分析

被测板的边界扫描链由6片ADSP-21060组成，JTAG接口满足边界扫描测试条件，但引脚信号定义与ScanWorks系统的JTAG接口适配器定义不同，必须在测试前进行重新配置连接。被测器件SN54LS245(D33)在被测板中的连接情况如图4所示。D33的控制引脚19(OE)被其他非边界扫描器件控制，在这里做接地处理；控制引脚1(DIR)连接在D36A(54LS244)的14脚上，D36A控制引脚连接在边缘连接器上，所以能够利用数字I／O模块通过控制其工作状态，来实现对D33的工作状态的控制。

3.2 响应向量采集程序和测试激励输出程序的开发

采用ScanWorks系统提供的Macro语言编程。Macro语言由一个编译器和一个解析器组成，编译器获取源代码和生成可执行程序并输出，解析器获取可执行程序并执行。以DSP芯片的BSDL(边界扫描描述语言)文件为基础，响应向量采集程序对引脚上输入(INPUT)型扫描单元编程，利用SAMPLE指令实现数据采集；测试激励输出程序对引脚上输出(OUT-PUT)型扫描单元编程，利用EXTEST指令实现激励输出。SN54LS245的数据通信方向可控，可同时进行两种连接情况的测试，所以对DAT0-DAT7分别进行响应向量采集编程和测试激励发送编程。需注意，6片DSP共用数据总线，必须对6片DSP的DAT0-DAT7引脚采取同样操作，以免总线信号发生冲突。

3.3 测试验证

1)边界扫描链路测试

链路测试正常是进行其他边界扫描测试的基础，所以必须进行边界扫描的链路测试。正确连接被测板JTAG口，用ScanWorks导入相关BSDL文件，建立边界扫描链，并执行链路测试操作。测试通过，链路工作正常。

2)功能测试

根据D33的工作状态可以确定，只要全"0"和全"1"两组激励信号就足够检测器件A与B通信功能。

a)验证第1种情况：即SN54LS245的工作状态应为B到A，则控制引脚DIR应为低，所以D36A的BS信号和H_DIR信号应为低。

由TestVee导入连接器与被测器件互连关系的网表，并为信号BS、H_DIR、HSDAT0-7分配相应的I／O通道，然后编辑各通道信号，信号BS和H_DIR送入"0"，HSDAT0-7送人激励信号，通过数字I／O模块产生测试激励向量，周期地送入被测器件B端。由Scan-Works建立Macro测试，加载响应向量采集程序并编译执行，采集DAT0-7端响应信号。D33器件封装形式是DIP(双列直插封装)，引脚信号能够使用示波器的探笔进行测量(表1中M1和表2中M2为示波器测量值)。实验情况见表1。

结果分析如下：当HSDAT0-7送入全"1"时响应信号与预期响应不一致，说明D33的B到A功能可能存在故障；采集响应与输出测量值一致，表明采集程序没有问题。这表明本文采用的方法可以检测D33的B到A的功能故障。

b)验证第2种情况：即SN54LS245的工作状态应为A到B，所以控制引脚DIR为高，则D36A的BS信号为低和H_DIR信号应为高。

由ScanWorks建立Macro测试，加载测试激励输出程序并编译执行，D33所产生的响应向量由数字I／O模块捕获，由TestVee读出I／O通道中的响应信号。实验情况见表2。

结果分析如下：当DAT0-7送入全"1"时响应信号与预期响应不一致，说明D33的A到B功能可能存在故障；采集响应与输入测量值不一致，可以确认的D33的A、B两端数据不一致，A到B功能存在故障问题。虽然激励向量与输入测量值不一致，但不能确认测试程序是否完成实际功能。对测试激励输出程序进行补偿验证，以被测板中与D33相邻、型号相同、连接状况相同、只有网络名不同的D34为测试对象进行A到B的功能测试，验证结果表明D34的A到B功能正常，说明测试激励输出程序没有问题。这表明本文采用的方法可以检测D33的A到B的功能故障。

4 结束语

经过测试验证表明，应用边界扫描技术的功能测试方法，能够解决带DSP芯片数字电路板中部分非边界扫描器件的功能测试难题。这种方法可以有效地进行故障检测，将故障隔离到芯片。由于是利用DSP芯片的边界扫描功能，所以这种方法可以扩展到形成边界扫描链的数字电路板，应用边界扫描技术进行功能测试还有很大的发展空间。