深入解析SN54BCT8374A與SN74BCT8374A掃描測試設備

在電子設計領域，測試設備對于確保電路的可靠性和性能至關重要。今天我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）的SN54BCT8374A和SN74BCT8374A掃描測試設備，這兩款設備在邊界掃描測試方面具有顯著優(yōu)勢。

文件下載：SN74BCT8374ADWR.pdf

產品概述

SN54BCT8374A和SN74BCT8374A是德州儀器SCOPE?可測試性集成電路家族的成員，它們采用八進制邊沿觸發(fā)D型觸發(fā)器，支持IEEE標準1149.1 - 1990邊界掃描，有助于復雜電路板組件的測試。通過4線測試訪問端口（TAP）接口，可以實現對測試電路的掃描訪問。

產品特性

• 功能等效：在正常模式下，這些設備在功能上等同于’F374和’BCT374八進制D型觸發(fā)器。
• 兼容性：與IEEE標準1149.1 - 1990（JTAG）測試訪問端口和邊界掃描架構兼容。
• 測試操作同步：測試操作與測試訪問端口（TAP）同步。
• 可選測試復位信號：通過識別TMS引腳上的雙高電平電壓（10 V）來實現可選的測試復位信號。
• SCOPE?指令集：支持IEEE標準1149.1 - 1990所需的指令，以及可選的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令，還具備并行簽名分析、偽隨機模式生成等功能。

封裝選項

產品提供多種封裝選項，包括塑料小外形（DW）封裝、陶瓷芯片載體（FK）、標準塑料（NT）和陶瓷（JT）300 - mil DIP封裝。SN54BCT8374A適用于軍事溫度范圍（ - 55°C至125°C），而SN74BCT8374A適用于商業(yè)溫度范圍（0°C至70°C）。

工作模式

正常模式

在正常模式下，設備的功能與’F374和’BCT374八進制D型觸發(fā)器相同。此時，測試電路可以被TAP激活，以對設備端子上的數據進行快照采樣，或者對邊界測試單元進行自檢。激活TAP不會影響SCOPE?八進制觸發(fā)器的正常功能操作。

測試模式

在測試模式下，SCOPE?八進制觸發(fā)器的正常操作被禁止，測試電路被啟用，以觀察和控制設備的I/O邊界。測試電路可以執(zhí)行IEEE標準1149.1 - 1990中描述的邊界掃描測試操作。

測試架構

TAP接口

串行測試信息通過符合IEEE標準1149.1 - 1990的4線測試總線（TAP）傳輸。測試指令、測試數據和測試控制信號都通過該串行測試總線傳遞。TAP控制器監(jiān)控測試總線上的兩個信號：TCK和TMS，并從中提取同步（TCK）和狀態(tài)控制（TMS）信號，為設備中的測試結構生成適當的片上控制信號。

TAP控制器狀態(tài)圖

TAP控制器是一個同步有限狀態(tài)機，提供整個設備的測試控制信號。其狀態(tài)圖符合IEEE標準1149.1 - 1990，包含16個狀態(tài)，其中6個穩(wěn)定狀態(tài)和10個不穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)是TAP控制器可以在連續(xù)的TCK周期內保持的狀態(tài)。通過TMS在TCK上升沿的電平，TAP控制器在不同狀態(tài)之間轉換。

主要狀態(tài)及功能

• Test - Logic - Reset：設備上電時處于此狀態(tài)，測試邏輯被復位并禁用，設備執(zhí)行正常邏輯功能。指令寄存器被重置為選擇BYPASS指令的二進制值11111111，邊界控制寄存器被重置為選擇PSA測試操作的二進制值10。
• Run - Test/Idle：TAP控制器在執(zhí)行任何測試操作之前必須經過此狀態(tài)。在該狀態(tài)下，測試邏輯可以處于活動測試狀態(tài)或空閑狀態(tài)。
• Select - DR - Scan和Select - lR - Scan：這兩個狀態(tài)用于選擇數據寄存器掃描或指令寄存器掃描，本身不執(zhí)行特定功能，TAP控制器在下一個TCK周期退出這些狀態(tài)。
• Capture - DR：當選擇數據寄存器掃描時，TAP控制器必須經過此狀態(tài)。在該狀態(tài)下，選定的數據寄存器可以根據當前指令捕獲數據值。
• Shift - DR：進入此狀態(tài)后，數據寄存器被置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，TDO從高阻抗狀態(tài)變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。在穩(wěn)定的Shift - DR狀態(tài)下，數據在每個TCK周期內通過選定的數據寄存器串行移位。
• Exit1 - DR和Exit2 - DR：這兩個臨時狀態(tài)用于結束數據寄存器掃描，可以在不重新捕獲數據寄存器的情況下返回Shift - DR狀態(tài)。
• Pause - DR：該穩(wěn)定狀態(tài)不執(zhí)行特定功能，TAP控制器可以無限期停留，用于暫停和恢復數據寄存器掃描操作而不丟失數據。
• Update - DR：如果當前指令要求用當前數據更新選定的數據寄存器，則在進入此狀態(tài)后的TCK下降沿進行更新。
• Capture - IR：當選擇指令寄存器掃描時，TAP控制器必須經過此狀態(tài)。在該狀態(tài)下，指令寄存器捕獲其當前狀態(tài)值。
• Shift - IR：進入此狀態(tài)后，指令寄存器被置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，TDO從高阻抗狀態(tài)變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。在穩(wěn)定的Shift - IR狀態(tài)下，指令數據在每個TCK周期內通過指令寄存器串行移位。
• Exit1 - IR和Exit2 - IR：這兩個臨時狀態(tài)用于結束指令寄存器掃描，可以在不重新捕獲指令寄存器的情況下返回Shift - IR狀態(tài)。
• Pause - IR：該穩(wěn)定狀態(tài)不執(zhí)行特定功能，TAP控制器可以無限期停留，用于暫停和恢復指令寄存器掃描操作而不丟失數據。
• Update - IR：進入此狀態(tài)后的TCK下降沿，當前指令被更新并生效。

寄存器概述

指令寄存器（IR）

指令寄存器為8位長，用于告訴設備要執(zhí)行的指令。指令包含操作模式（正常模式或測試模式）、要執(zhí)行的測試操作、在數據寄存器掃描期間要選擇的三個數據寄存器之一，以及在Capture - DR期間要捕獲到選定數據寄存器中的數據來源。在Capture - IR期間，IR捕獲二進制值10000001，在Update - IR期間，移入IR的值被加載到影子鎖存器中，當前指令被更新。

數據寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：18位長，每個正常功能輸入引腳和輸出引腳都有一個邊界掃描單元（BSC）。用于存儲要應用到芯片內部正常邏輯輸入和/或設備輸出端子的測試數據，以及捕獲芯片內部正常邏輯輸出和/或設備輸入端子的數據。
• 邊界控制寄存器（BCR）：2位長，用于在RUNT指令的上下文中實現基本SCOPE?指令集未包含的額外測試操作，如PRPG和PSA。
• 旁路寄存器：1位掃描路徑，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長度，減少完成測試操作所需的每個測試模式的位數。

指令操作

邊界掃描

符合IEEE標準1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令，選擇BSR進入掃描路徑，設備工作在測試模式。

旁路掃描

符合IEEE標準1149.1 - 1990的BYPASS指令，選擇旁路寄存器進入掃描路徑，設備工作在正常模式。

采樣邊界

符合IEEE標準1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令，選擇BSR進入掃描路徑，設備工作在正常模式。

控制邊界至高阻抗

符合IEEE標準1149.1a - 1993的HIGHZ指令，選擇旁路寄存器進入掃描路徑，設備工作在修改后的測試模式，所有設備輸出端子置于高阻抗狀態(tài)，輸入端子保持正常工作。

控制邊界至1/0

符合IEEE標準1149.1a - 1993的CLAMP指令，選擇旁路寄存器進入掃描路徑，設備工作在測試模式，將輸入BSC中的數據應用到芯片內部正常邏輯的輸入，將輸出BSC中的數據應用到設備輸出端子。

邊界運行測試

選擇旁路寄存器進入掃描路徑，設備工作在測試模式，在Run - Test/Idle期間執(zhí)行BCR中指定的測試操作。

邊界讀取

選擇BSR進入掃描路徑，在Capture - DR期間BSR的值保持不變，用于在PSA操作后檢查數據。

邊界自檢

選擇BSR進入掃描路徑，在Capture - DR期間所有BSC捕獲其當前值的反值，用于驗證BSR的移位寄存器和影子鎖存器元素的完整性，設備工作在正常模式。

邊界切換輸出

選擇旁路寄存器進入掃描路徑，在Run - Test/Idle期間，選定輸出BSC的移位寄存器元素中的數據在每個TCK上升沿切換，并在每個TCK下降沿更新到影子鎖存器并應用到設備輸出端子，選定輸入BSC中的數據保持不變并應用到芯片內部正常邏輯的輸入，設備工作在測試模式。

邊界控制寄存器掃描

選擇BCR進入掃描路徑，在Capture - DR期間BCR的值保持不變，必須在邊界運行測試操作之前執(zhí)行此操作，以指定要執(zhí)行的測試操作。

邊界控制寄存器指令

采樣輸入/切換輸出（TOPSIP）

在每個TCK上升沿，設備輸入端子上的數據被捕獲到輸入BSC的移位寄存器元素中，然后更新到輸入BSC的影子鎖存器并應用到芯片內部正常邏輯的輸入。輸出BSC的移位寄存器元素中的數據在每個TCK上升沿切換，更新到影子鎖存器并在每個TCK下降沿應用到設備輸出端子。

偽隨機模式生成（PRPG）

在每個TCK上升沿，BSC的移位寄存器元素中生成偽隨機模式，然后更新到影子鎖存器并在每個TCK下降沿應用到設備輸出端子，同時也更新到輸入BSC的影子鎖存器并應用到芯片內部正常邏輯的輸入。

并行簽名分析（PSA）

在每個TCK上升沿，設備輸入端子上的數據被壓縮成16位并行簽名，存儲在BSC的移位寄存器元素中，然后更新到輸入BSC的影子鎖存器并應用到芯片內部正常邏輯的輸入，輸出BSC的影子鎖存器中的數據保持不變并應用到設備輸出。

同時進行PSA和PRPG（PSA/PRPG）

在每個TCK上升沿，設備輸入端子上的數據被壓縮成8位并行簽名，存儲在輸入BSC的移位寄存器元素中，然后更新到輸入BSC的影子鎖存器并應用到芯片內部正常邏輯的輸入。同時，在每個TCK上升沿，輸出BSC的移位寄存器元素中生成8位偽隨機模式，更新到影子鎖存器并在每個TCK下降沿應用到設備輸出端子。

時序描述

所有測試操作與TCK同步，TDI、TMS和正常功能輸入的數據在TCK上升沿捕獲，TDO和正常功能輸出端子的數據在TCK下降沿出現。TAP控制器通過在TCK下降沿改變TMS的值，然后施加TCK上升沿來推進其狀態(tài)。

電氣特性和參數

絕對最大額定值

包括電源電壓范圍、輸入電壓范圍、輸入鉗位電流、輸出電流、存儲溫度范圍等參數。需要注意的是，超過絕對最大額定值可能會對設備造成永久性損壞。

推薦工作條件

針對SN54BCT8374A和SN74BCT8374A分別給出了電源電壓、高低電平輸入電壓、輸入鉗位電流、輸出電流、工作溫度等參數的推薦范圍。

電氣特性

在推薦的工作溫度范圍內，給出了輸入鉗位電壓、高低電平輸出電壓、輸入電流、輸出電流等參數的最小值、典型值和最大值。

時序要求

分別給出了正常模式和測試模式下的時鐘頻率、脈沖持續(xù)時間、建立時間、保持時間、延遲時間等參數的要求。

開關特性

在正常模式和測試模式下，給出了時鐘頻率、傳播延遲時間等開關特性參數。

封裝信息

提供了多種封裝選項的詳細信息，包括可訂購設備型號、狀態(tài)、封裝類型、引腳數量、包裝數量、環(huán)保計劃、引腳鍍層/球材料、MSL峰值溫度、工作溫度、設備標記等。

通過對SN54BCT8374A和SN74BCT8374A掃描測試設備的深入了解，我們可以看到它們在邊界掃描測試方面的強大功能和廣泛應用。在實際的電子設計中，合理選擇和使用這些設備可以有效提高電路測試的效率和準確性。你在使用類似測試設備時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗。