基于邊界掃描的電路板快速測試系統(tǒng)設(shè)計

　摘要：本文設(shè)計了一套基于邊界掃描的電路板快速測試系統(tǒng),該系統(tǒng)利用計算機并行端口,通過適配器發(fā)送、接收測試向量,然后對采集數(shù)據(jù)進行分析,顯示測試結(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)實驗,該系統(tǒng)能夠為維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，但是與此同時復(fù)雜的邏 輯關(guān)系、細密的引腳也給設(shè)備的維修帶來了巨大的壓力。維修人員無法通過探針來測量芯片 引腳上的波形，而使用“針床”等專用測試平臺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新的解決途徑。邊界掃描協(xié)議是聯(lián)合測試工作組（JTAG：Joint TEST action GROUP）提出了，并于1990 年形成了IEEE 1149.1 工業(yè)標準。該標準通過設(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器件及外圍電路進行測試，從而提高了電路 板的可測性。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，采集 芯片引腳的狀態(tài)信息，通過分析這些信息達到故障診斷功能。本文針對當前復(fù)雜數(shù)字電路板 快速測試難的現(xiàn)狀，設(shè)計了一套基于邊界掃描的電路板測試系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以對含有邊 界掃描接口的復(fù)雜數(shù)字電路板進行快速診斷，幫助維修人員進行維修。

　　2 基于邊界掃描的電路板測試系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 設(shè)計需求

　?。?）對于包含邊界掃描接口的電路均可測試，用戶需根據(jù)實際情況自定義被測電路板JTAG 掃描鏈結(jié)構(gòu)。

　?。?）既能在線對電路板上邊界掃描鏈路及接口信號進行采集，又能在離線狀態(tài)實現(xiàn)對電路 板上模塊的測試功能。

　?。?）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。

　?。?）對采集到的信號進行快速分析，產(chǎn)生測試報告供維修人員使用。

　　2.2 基本結(jié)構(gòu)及工作原理

　　該系統(tǒng)包括一臺計算機和一個邊界掃描適配器，兩者使用計算機并口相連，其整體結(jié)構(gòu) 框圖如圖1 所示。

　　使用該邊界掃描測試系統(tǒng)進行測試時應(yīng)首先進行電路板上掃描鏈的測試，確保掃描鏈正 常。然后根據(jù)實際情況選擇進行在線功能測試或者離線功能測試。在線功能測試即電路板不 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。此步驟適合于對電路板進行快速診斷、快速維修時使用。離線功能測試即電路板 脫離設(shè)備，在連接好電源后，由測試系統(tǒng)對電路板進行信號加載，分模塊對整個電路進行測 試。此步驟適合于對故障電路板維修時使用。如果懷疑系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障，可以通過自測試 進行診斷。