Testowanie układów mieszanych sygnałowo z zastosowaniem magistrali IEEE Kamil Smużyński

Plan prezentacji Geneza interfejsu JTAG Geneza interfejsu JTAG Architektura IEEE Architektura IEEE Rozszerzenie interfejsu o standard analogowy Rozszerzenie interfejsu o standard analogowy Instrukcje Instrukcje Kontrolery i moduły Kontrolery i moduły Zakres wykrywanych uszkodzeń Zakres wykrywanych uszkodzeń Klucze półprzewodnikowe Klucze półprzewodnikowe Przykładowe układy pomiarowe Przykładowe układy pomiarowe Cena i korzyści z interfejsu Cena i korzyści z interfejsu Bibliografia Bibliografia

Geneza interfejsu W latach 80tych grupa europejskich przedsiębiorstw założyła organizację Joint European Test Action Group – JTAG W latach 80tych grupa europejskich przedsiębiorstw założyła organizację Joint European Test Action Group – JTAG - rozwiązanie problemów testowania większych układów W 2000 roku zostało wydane rozszerzenie W 2000 roku zostało wydane rozszerzenie - standard analogowy - IEEE W IEEE para różnicowa W IEEE para różnicowa

Architektura IEEE Układ zgodny ze standardem powinien zawierać: Układ zgodny ze standardem powinien zawierać: Kontroler TAP Kontroler TAP Rejestr instrukcji IR Rejestr instrukcji IR Rejestr obejścia BYPASS Rejestr obejścia BYPASS Rejestr Boundary-Scan Rejestr Boundary-Scan

Architektura IEEE Potrzebne wyprowadzenia: Potrzebne wyprowadzenia: TDI – wejście danych TDI – wejście danych TDO – wyjście danych TDO – wyjście danych TMS – tryb pracy TMS – tryb pracy TCK – zegar TCK – zegar TRST* - opcjonalny reset TRST* - opcjonalny reset TMS=1 i 5 x CLK TMS=1 i 5 x CLK

Rozszerzenie interfejsu o standard analogowy – IEEE Cechy standardu Cechy standardu Impedancja ścieżki od AT1 poprzez TBIC, AB1, ABM, do wyprowadzenia musy być mniejsza niż 10kΩ Impedancja ścieżki od AT1 poprzez TBIC, AB1, ABM, do wyprowadzenia musy być mniejsza niż 10kΩ Impedancja klucza włączającego napięcie V L, V H lub V G powinna być mniejsza niż 10kΩ Impedancja klucza włączającego napięcie V L, V H lub V G powinna być mniejsza niż 10kΩ Możliwe pomiary do 1MHz na liniach analogowych Możliwe pomiary do 1MHz na liniach analogowych

Rozszerzenie interfejsu o standard analogowy – IEEE Standardowy : Standardowy : Kontroler TAP Kontroler TAP Komórki DBM Komórki DBM Interfejs analogowy zawiera dodatkowo: Interfejs analogowy zawiera dodatkowo: TBIC – Test Bus Interface Circuit TBIC – Test Bus Interface Circuit Zespół wyprowadzeń ATAP Zespół wyprowadzeń ATAP Komórki ABM Komórki ABM

Graf stanów kontrolera TAP Kierunek przejść zależny od TMS w takt sygnału TCK

Instrukcje PROBE PROBE Gdy jest aktywna - pozwala podłączyć rejestr brzegowy Gdy jest aktywna - pozwala podłączyć rejestr brzegowy Wartości z komórek DBM mogą przechodzić z rdzenia na zewnątrz i odwrotnie Wartości z komórek DBM mogą przechodzić z rdzenia na zewnątrz i odwrotnie ABM są skonfigurowane tak aby wyprowadzenia były połączone z rdzeniem ABM są skonfigurowane tak aby wyprowadzenia były połączone z rdzeniem Łączy linie AT1 i/lub AT2 z liniami analogowymi AB1 oraz AB2 zależnie od ABM Łączy linie AT1 i/lub AT2 z liniami analogowymi AB1 oraz AB2 zależnie od ABM Pozwala monitorować linie AB2 podczas normalnej pracy układu Pozwala monitorować linie AB2 podczas normalnej pracy układu EXTEST EXTEST Komórki ABM odłączają wyprowadzenia od rdzenia Komórki ABM odłączają wyprowadzenia od rdzenia Do prostego testowania jak w IEEE – wymuszenia logiczne Do prostego testowania jak w IEEE – wymuszenia logiczne Pozwala na rozszerzony test połączeń w systemach ATE –(Automatic Test Equipment) – testowanie bez głowic ostrzowych Pozwala na rozszerzony test połączeń w systemach ATE –(Automatic Test Equipment) – testowanie bez głowic ostrzowych

Układ TBIC TBIC – Test Bus Interface Circiut Dig – komparatory – dla cyfrowych testów AB – węzły wewnętrzne AT – węzły zewnętrzne V CLAMP – wewnętrzne źródło eliminacji wzbudzania lub efektów pasożytniczych

Układ TBIC Możliwe połączenia kluczy Możliwe połączenia kluczy

Dodatkowy blok TBIC Pozwala na pomiary poprzez parę różnicową: Pozwala na pomiary poprzez parę różnicową: Dodatkowe wyprowadzenia AT1N oraz AT2N Dodatkowe wyprowadzenia AT1N oraz AT2N Pozwala pogrupować linie AB, aby odizolować grupy sygnałów analogowych Pozwala pogrupować linie AB, aby odizolować grupy sygnałów analogowych

Wyprowadzenia ATAP Układ wyprowadzeń ATAP – Analog Test Access Port Przykładowy sposób połączenia

Komórka ABM Komórka ABM – Analog Boundary Module SD – tzw. klucz konceptualny Dig, SH, SL – określają i wytwarzają stany logiczne V G – do pomiarów elektrycznych – stabilne – temperaturowo i czasowo Wymaga się, aby linia AB1 dostarczała prąd, zaś linia AB2 była pomiarową

Komórka ABM Możliwe stany kluczy Możliwe stany kluczy

Komórka ABM Zestawienie funkcji kluczy Zestawienie funkcji kluczy

Komórka ABM Zmodyfikowana ochrona przed ESD Zmodyfikowana ochrona przed ESD AB1 linia pobudzenia AB1 linia pobudzenia AB2 linia pomiarowa AB2 linia pomiarowa

Zakres wykrywanych uszkodzeń Standard IEEE jest zgodny z IEEE Możliwe wykrywanie uszkodzeń takich jak: zwarcia (short) rozwarcia, przerwy (open)

Zakres wykrywanych uszkodzeń Dzięki rozszerzeniu o standard analogowy: Niepoprawne wartości elementów (wrong walue) Dodatkowej rezystancji na liniach Braki elementów lub złe elementy

Zakres wykrywanych uszkodzeń Mieszany układ połaczeń Mieszany układ połaczeń Dodatkowe elementy na liniach Dodatkowe elementy na liniach Bezpośrednie połączenia cyfowe i analogowe Bezpośrednie połączenia cyfowe i analogowe Różnicowe Różnicowe

Klucze półprzewodnikowe

Przykładowe układy pomiarowe

Cena i korzyści Cena: Cena: Dodatkowe piny ( 6 – 7) Dodatkowe piny ( 6 – 7) Większa powierzchnia gotowego układu Większa powierzchnia gotowego układu Zwiększenie opóźnień sygnałowych Zwiększenie opóźnień sygnałowych Zwiększony czas projektowania Zwiększony czas projektowania Brak dyscypliny projektantów – niecałkowita zgodność Brak dyscypliny projektantów – niecałkowita zgodność

Cena i korzyści Korzyści: Korzyści: Automatyczna generacja testów Automatyczna generacja testów Ponowne wykorzystanie testów Ponowne wykorzystanie testów Standaryzacja testów Standaryzacja testów Testowanie układów mocno upakowanych – np. w obudowach BGA Testowanie układów mocno upakowanych – np. w obudowach BGA Inne możliwości: Inne możliwości: Programowanie przez interfejs Programowanie przez interfejs

Bibliografia Strony internetowe: Strony internetowe: Inne źródła: Inne źródła: K.P.Parker, „The Boundary-Scan Handbook Second Edition Analog and Digital”, Kluwer Academic Publishers,1998 K.P.Parker, „The Boundary-Scan Handbook Second Edition Analog and Digital”, Kluwer Academic Publishers,1998 Materiały z wykładu ASIC Materiały z wykładu ASIC Materiały na laboratoria Materiały na laboratoria

Dziękuję za uwagę