基于一种PCB的测试系统设计

目前随着使用大规模集成电路的产品不断出现，相应的PCB的安装和测试工作已越来越困难。虽然印制电路板的测试仍然使用在线测试技术这一传统方法，但是这种方法由于芯片的小型化及封装而变得问题越来越多。现在一种新的测试技术——边界扫描测试技术已逐步得到发展，大多数的ASIC电路和许多中等规模的设备已开始利用边界扫描测试技术进行设计。BST技术是按照IEEE1149.1标准，提供了一套完整的测试方案。在实际的测试中，它不需要借助于复杂和昂贵的测试设备，并且提供一种独立于电路板技术的测试方法。采用边界扫描测试技术进行集成电路设计和印制电路板设计，其最大的优点是测试过程简单，显著地减少了生产、实验、使用和维修过程中的测试诊断时间，从而极大地降低了成本。1 BST的基本组成　　BST电路按照IEEE1149.1标准构成，其中含有测试存取通道TAP及控制器、指令寄存器IR和测试数据寄存器组TDR。测试存取通道TAP是一个5芯引脚（其中l芯为复位端）的连接器。TAP控制器是一个16状态的状态机，可产生时钟信号和各种控制信号（即产生测试、移位、捕获和更新等信号），从而使指令或测试数据移入相应的寄存器，并控制边界扫描测试的各种工作状态。

1.1测试时钟输入端TCK

TCK信号允许集成电路IC的边界扫描部分与系统内的时钟同步并独立工作。

1.2测试方式选择输入端TMS

测试方式选择TMS引脚为控制信号，其决定TAP控制器的工作状态。TMS须在TCK的上升沿之前建立。

1.3测试数据输入端TDI

在测试时钟脉冲TCK的上升沿，通过TDI串入的数据移入指令寄存器或测试数据寄存器，TAP控制器决定移入的数据是指令或测试数据。

1.4测试数据输出端TDO

在测试时钟脉冲TCK的下降沿，通过TDO从指令寄存器或测试数据寄存器串出数据，TAP控制器决定串出的数据是指令或测试数据。

2 PCB的测试系统

2.1 测试系统结构

其硬件包含通用的PC机、BST测试仪和串行BST信号电缆（含有4路信号的总线，其图中数字含义如下：1为TDI、2为TCK、3为TMS、4为TDO）。测试仪通过标准并口与PC机连接，通过串行信号电缆与PCB上的测试存取口TAP相连。

假设印制电路板上有A、B、C三个模块，模块可以是由单个芯片或多个芯片构成的。它们是按IEEE1149.1标准设计的，即在芯片的I/O管脚处增加BS寄存器（模块中虚线经过的位置），可进行边界扫描测试。若所设计的数字系统或设备有多块PCB，可通过串行信号电缆与PCB相连。使用者可以通过编程来灵活选择需测试的芯片、模块或整个PCB。

2.2 测试系统原理

测试者可根据PCB的网表和器件模型，利用PC机软件编程自动生成检测电路故障的测试图形。PC机应有两个至少32位I/O管脚的插板，这样可形成32位读/写管脚，方便读和写操作。

测试软件应包括预处理器和执行单元。其中预处理器读出测试图形并获取这些图形可能的关系，得到的结果是一组文件，包括存储和控制信息。执行单元装入上述文件，然后执行测试。过程为先读存储信息，把数据置于输入端口，从适当的输出端口读取数据，并同预期的结果进行比较。若发现故障，将产生一个故障报告，并标明故障的位置，最后加入诊断程序，给出故障的具体位置。

2.3测试内容

·测试PCB的I/O管脚的连线。因为PCB的I/O管脚为测试仪提供了唯一的存取通道;

·测试PCB上IC芯片的完整性，在芯片的装配过程中，IC芯片或许己损坏。可采用内建自测试和内部测试，以验证芯片的好坏;

·测试PCB上IC芯片互连的开路与短路故障，可采用外部测试加以验证：

·测试PCB上总线的完整性，通过其测试可检测与总线相连的IC芯片I/O管脚是否存在开路故障。

随着BST技术的不断发展，PCB测试将逐步完善。由于可编程集成电路的大量使用，PCB测试的灵活性和适用性将会提高，而相应的测试系统的成本将会减少。设计者可以在PCB上全部采用可编程逻辑的集成电路，只要通过软件编程即可修改芯片逻辑，从而做成通用的印制电路板，使PCB电路板可以完成不同的功能。这样边界扫描测试技术将使得PCB测试更加方便快捷，极大地降低测试成本。
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