專利名稱：一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法
技術領域：
本發明涉及通信、電子領域的電路板測試方法，更具體地說涉及一種電路板上非邊界掃描器件邏輯簇故障的測試方法。
但是隨著集成電路的發展進入超大規模集成電路時代，電路板的高度復雜性以及多層印制板、表面封裝(SMT)、球柵陣列(BGA)、圓片規模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)技術在電路系統中的運用，使得電路節點的物理可訪問性正逐步削弱以至于消失，電路和系統的可測試性急劇下降。由于電路板的集成度越來越大，可供測試的結點間距越來越小，有的甚至完全成為隱性結點，在這種情況下，如果只采用探針、針床等傳統測試設備進行器件故障測試就存在很多弊端，甚至無法進行有效測試。首先是器件引腳間距越來越小，探針伸上去比較困難，如果一定要將探針伸上去還有可能損傷器件本身；其次有的器件引腳已經成為隱性結點，根本就無法使用探針，比如BGA封裝的芯片和MCM器件等。這不但使測試成本在電路和系統總開銷中所占的比例不斷上升，測試周期加長，而且仍然有很多不可測的情況存在，因此常規測試方法正面臨著日趨嚴重的測試困難。
針對這種情況，電子測試的研究方向也從接觸式測試、測試針床、測試分析儀器等傳統測試方法發展到了研究在電子系統甚至芯片設計時就考慮系統測試問題的新興設計方法——DFT，通過它來解決現代系統的測試問題。作為可測性設計的結構化設計方法，主要有以下幾種掃描通路法、級敏掃描化、隨機存取掃描化、掃描置入化、自測試與內建自測試、邊界掃描BS(BoundaryScan)等。而邊界掃描就是其中一種重要的有效的測試方法。
邊界掃描BS(Boundary Scan)概念的提出，是為了解決超大規模集成VLSI的測試問題。1985年，由Philips、Siemens等公司成立的JETAG(Joint EuropeanTest Action Group)提出了邊界掃描技術，它通過存在于器件輸入輸出管腳與內核電路之間的邊界掃描單元BSC對器件及其外圍電路進行測試，從而提高了器件的可控性和可觀察性，解決了現代電子技術發展帶來的上述測試問題，可以較方便地完成由現代器件組裝的電路板的測試。
邊界掃描BS(Boundary Scan)器件的測試問題容易得到解決，而非邊界掃描器件的測試卻一直沒有很好的測試方法。目前，邊界掃描器件越來越多，但是非邊界掃描器件也仍然大量存在；而且在復雜電路設計中，VLSI和ASIC(專用集成電路)雖然能夠完成電路的許多功能，但并不是所有的邏輯功能都可以集成，相當多的功能仍需要采用分離器件或通用集成電路實現，而它們很少支持邊界掃描。由邊界掃描器件和非邊界掃描器件組裝的混合技術電路板是常見的情形。
在一個電路板上，由若干個非邊界掃描器件組成非邊界掃描器件邏輯簇，當邊界掃描器件和非邊界掃描器件邏輯簇混裝的時候，非邊界掃描器件邏輯簇就不能直接使用邊界掃描的方法進行測試。這時如果非邊界掃描器件邏輯簇的周圍存在邊界掃描器件，通過現有的方法就很難簡單而有效地測試出該非邊界掃描器件邏輯簇的功能及故障。
以下是現有技術中關于邊界掃描器件等的相關知識。
如圖2至圖5所示，帶邊界掃描結構的芯片和不帶邊界掃描結構的芯片相比較，主要是多了5個測試存取通道TAP(Test Access Port)引腳測試時鐘輸入TCK(Test ClocK input)、測試數據輸入TDI(Test Data Input)、測試數據輸出TDO(Test Data Output)、測試模式輸入TMS(Test Mode Select input)和TRST(請給出中文名稱及英文全稱)，同時多了一個測試存取通道TAP(TestAccess Port)控制器、一個指令寄存器和一組數據寄存器，數據寄存器又包括邊界掃描單元寄存器、旁路(BYPASS)寄存器，還可能包括器件代碼(IDCODE)寄存器、用戶代碼(USERCODE)寄存器或其余用戶自定義寄存器。下面以一個簡單的六D觸發器為例進行的圖示說明。
由圖3和圖4可以看出，帶邊界掃描結構的芯片和不帶邊界掃描結構的芯片相比較，在外部引腳和芯片內核之間，多了一些邊界掃描單元，這些掃描單元的一般結構見圖5。
芯片正常工作時，外部引腳和芯片內核在邏輯上是直通的，在進行芯片外部測試時，外部引腳和芯片內核在邏輯上是斷開的，通過邊界掃描單元可以控制芯片的外部引腳，或者打出測試激勵，或者回收測試響應。這是邊界掃描器件進行外部互連測試的原理，也是利用邊界掃描器件進行非邊界掃描器件邏輯簇測試的原理。
一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于通過與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描器件向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測試激勵并捕獲測試響應，進而對該測試響應進行比較分析，完成對該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測試。
所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，包括如下步驟a、將測試激勵預置到BS器件U1相應的輸出掃描單元；
b、通過BS器件U1的掃描單元將測試激勵施加到非邊界掃描器件邏輯簇輸入引腳上；c、通過BS器件U2的掃描單元接收從非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳得到的測試響應；d、將測試響應取回，與對比數據進行比較分析，得出結果。
所述的對比數據是該非邊界掃描器件邏輯簇的輸入輸出關系真值表。
所述的預置測試激勵與取回測試相應，是通過數據串行位移來完成的。
所述的比較分析步驟，是通過終端機來完成的。
所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，包括一個在所述的終端機上預裝分析軟件的步驟，該預裝軟件可以根據響應數據來完成對比操作，輸出結果。
通過本發明的非邊界掃描器件邏輯簇測試方法，利用電路板上現成的邊界掃描器件對非邊界掃描器件邏輯簇進行測試，并不需要占用昂貴的設備資源，利用普通計算機的并行端口構造一臺虛擬儀器就可以進行測試，而且對電路板本身的設計要求也比較低，只需要將相應的邊界掃描器件連成一條鏈，引出測試行動聯合組織JTAG(Joint test action group)接口即可(JTAG技術也就是邊界掃描BS技術，兩者同一個東西，兩種叫法)。
本發明是一種低成本高效率的測試方法，它提高了邊界掃描器件的利用價值，它不僅在開發調試階段可以采用，也可以在生產階段采用，還可以在維護維修階段采用。如果它和系統測試總線結合，還可以進行系統級的自檢，具有廣泛的應用前景。
圖4是帶邊界掃描器的六D觸發器結構圖；圖5是BC-1類型的邊界掃描單元結構圖；圖6是非邊界掃描器件邏輯簇測試原理圖；圖7是進行非邊界掃描器件邏輯簇測試的測試系統結構示意圖；圖8是一個實施例的結果輸出圖；圖9是另一個實施例的結果輸出圖。
如圖6所示，是本發明一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法的原理圖，在圖中BS器件U1和BS器件U2位于非BS器件邏輯簇周圍，包圍該非邊界掃描器件邏輯簇的BS器件就類似分布在它周圍的探針。
本實施例用到的測試系統如圖7所示，該系統包括三個部分計算機、JTAG控制器和包含待測非邊界掃描器件邏輯簇被測板，JTAG控制器與計算機的接口，可以采用計算機的標準接口，比如并行打印口、USB接口、ISA插槽、PCI插槽等，是標準的，而且被公認的。此種測試系統在目前的測試領域也是應用比較廣泛的。
在本實施例中，通過與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描BS器件U1向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測試激勵并通過邊界掃描BS器件U2捕獲測試響應，進而對該測試響應進行比較分析，完成對該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測試。具體可以包括以下步驟首先，通過數據串行位移，將測試激勵預置到BS器件U1相應的輸出掃描單元。
在本實施例中，使用到一個PC機作為終端機，負責發出各種指令。該終端機上預裝了非邊界掃描器件邏輯簇測試的軟件系統，這個軟件主要完成非邊界掃描器件邏輯簇的分析，提取掃描鏈信息和非邊界掃描器件邏輯簇的輸入輸出關系，根據非邊界掃描器件邏輯簇內部邏輯關系生成測試激勵，并通過并行口、PCI接口、ISA接口或USB接口等硬件接口將測試激勵傳送到JTAG控制器。由JTAG控制器負責將測試激勵整理成JTAG信號(TDI、TMS和TCK)并施加到被測板的待測非邊界掃描器件邏輯簇上。
然后，通過與非邊界掃描器件邏輯簇相連的BS器件U1的掃描單元將產生的測試激勵施加到非邊界掃描器件邏輯簇輸入引腳上。這時，該測試激勵就會沿該非邊界掃描器件邏輯簇的輸入引腳，傳向該非邊界掃描器件邏輯簇的輸出引腳。在芯片正常工作時，外部引腳和芯片內核在邏輯上是直通的，在進行芯片外部測試時，外部引腳和芯片內核在邏輯上是斷開的，通過邊界掃描單元可以控制芯片的外部引腳，或者打出測試激勵，或者回收測試響應。非邊界掃描器件邏輯簇的輸出引腳會輸出相應的測試響應。
通過BS器件U2的掃描單元接收從非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳得到的測試響應。
將非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳輸出的測試響應取回，與對比數據進行比較分析，得出結果。該測試響應存在兩種可能，與該非邊界掃描器件邏輯簇的真實值一致或者不一致，這時，我們可以根據一個預先制定的真值表來做對比，當輸出的某個引腳的測試值與真值表中響應的引腳真實值相同時，那么，這個引腳就是正常的，如果與真實值不同，那么這個引腳就存在故障，就是通過這種對比，來完成非邊界掃描器件邏輯簇的測試的。當然，該對比數據可以有多種形式，可以是真值表，同樣可以是錯誤值表，通過輸出響應與錯誤值表的對比，一樣可以完成認定。
在本實施例中，比較分析工作是通過終端機來完成的，將真值表數據預先輸入到終端機中，當非邊界掃描器件邏輯簇輸出管腳輸出的響應得到后，將此響應數據寫入終端機中，通過響應的比較程序，可以非常容易地得到比較結果。
如圖8所示，是本發明一個實施例的結果輸出圖，從該輸出圖中可以看出，該輸出響應與該非邊界掃描器件邏輯簇的真值表值是一致的，即說明該非邊界掃描器件邏輯簇功能正常。
如圖9所示，是另一個實施例的結果輸出圖，從該圖中可以看出，該輸出響應與該非邊界掃描器件邏輯簇的真值表值是不一致的，即說明該非邊界掃描器件邏輯簇存在問題，發現故障。
本發明利用電路板上的邊界掃描器件完成由非邊界掃描器件組成的非邊界掃描器件邏輯簇的內部故障的在板測試，成本很低，操作簡單方便，是一種高效低成本的芯片故障測試方法，而且不會對電路板造成任何損傷，其操作簡單，無需要專門的技術人員也能進行，即使不懂測試原理也可以進行測試操作，實驗和模擬中，取得了很好的效果。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于通過與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描BS(Boundary Scan)器件向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測試激勵并捕獲測試響應，進而對該測試響應進行比較分析，完成對該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測試。
2.如權利要求1所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于包括如下步驟a、將測試激勵預置到BS器件U(1)相應的輸出型掃描單元；b、通過BS器件U(1)的輸出掃描單元將測試激勵施加到非邊界掃描器件邏輯簇輸入引腳上；c、通過BS器件U(2)的輸入掃描單元接收從非邊界掃描器件邏輯簇輸出引腳得到的測試響應；d、將測試響應取回，與對比數據進行比較分析，得出結果。
3.如權利要求2所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于所述的對比數據是該非邊界掃描器件邏輯簇的輸入輸出關系真值表。
4.如權利要求2或3所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于所述的預置測試激勵與取回測試響應，是通過數據串行位移來完成的。
5.如權利要求2或3所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于所述的比較分析步驟，是通過終端機來完成的。
6.如權利要求5所述的非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于還包括一個在所述的終端機上預裝分析軟件的步驟，該預裝軟件可以根據響應數據來完成對比操作，輸出結果。
全文摘要
本發明涉及一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法。一種非邊界掃描器件邏輯簇故障測試方法，其特征在于通過與非邊界掃描器件邏輯簇相鄰的邊界掃描BS(BoundaryScan)器件向該非邊界掃描器件邏輯簇輸出測試激勵并捕獲測試響應，進而對該測試響應進行比較分析，完成對該非邊界掃描器件邏輯簇故障的測試。本發明的測試方法，成本很低，操作簡單方便，是一種高效低成本的芯片故障測試方法。
文檔編號G01R31/26GK1453593SQ0211830
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月23日 優先權日2002年4月23日
發明者李穎悟, 游志強, 蘭波, 徐光曉 申請人:華為技術有限公司