基于邊界掃描的故障定位軟件設計

陳建

【摘 要】本文以邊界掃描測試技術為基礎，對電路板的故障定位方法進行了深入研究。以走步算法為核心來完成整個測試軟件的設計，達到快速定位故障的目的。

【關鍵詞】邊界掃描;故障定位;軟件設計

1、研究背景

隨著電子技術的飛速發展，通過探頭與測試點接觸獲取信息的方式已經很難滿足當前的測試需求。邊界掃描測試技術是一種可以脫離物理探針來完成復雜電路板測試的技術。

當前各種復雜的軟件設計限制了邊界掃描的使用，因此需要一種簡單且快速進行故障定位的測試方法。

2、邊界掃描測試技術的原理。

邊界掃描實現的原理如圖1所示。

在邊界掃描器件的每一個管腳上都有一個BSC，即邊界掃描寄存器單元，它在器件正常工作狀態下猶如透明元件，不影響器件的正常工作。在進入邊界掃描測試狀態后，通過TAP控制器，把數據通過TDI管腳打到對應的測試寄存器中，之后通過TDO管腳采集輸出，通過對比輸入激勵和輸出響應來判斷是否存在故障。

3、測試軟件與設計

3.1軟件設計綜述

本文中主要使用了TCL腳本語言，TCL腳本語言是一種解釋性語言，擴展性和移植性較好，可以在不同的電路板之間快速移植代碼。

主要針對走步算法進行分析，測試開始后，首先進行全0全1測試，全0全1測試是為了防止在測試呆滯故障時出現故障混淆，通過對比測試激勵與測試響應來判斷是否存在固定故障，若存在，則記錄故障引腳及故障類型;然后進行走步1測試，通過對比測試激勵與測試響應來判斷是否存在線或短路故障以及開路故障等，并記錄相應的故障管腳;最后進行走步0測試，同理通過對比測試激勵與測試響應來判斷是否存在線與短路故障與開路故障。如果走步1走步0測試通過則證明相應測試模塊無故障，測試結束。

3.2互聯測試中測試向量生成及應用

要完成故障的精確定位，必須依照測試算法產生測試向量來進行測試，因此測試向量的生成是測試代碼中非常重要的一個環節。

本文基于走步算法來完成測試向量生成，走步1算法的初始串行測試向量為“1，0，0，…，N”然后讓“1”順序移位，構成N個串行測試向量的組合，與走步1算法對應的是走步0算法，走步0算法的初始測試向量為“0，1，1，…，N”，然后讓“0”順序移位。基于以上原理，在測試代碼中利用移位指令來生成所需的測試向量。利用走步1算法的函數，將產生的測試向量依次取反后再與“1”相與即可獲得走步0的測試向量。通過測試對比可以精確的定位呆滯故障、開路故障、線或故障和線與故障。

3.3功能測試中測試向量生成及應用

功能測試中測試向量的產生與互聯測試測試向量的產生方法一致，但在測試方法上有所不同，如圖2所示為實例電路中邊界掃描器件控制的功能測試。

功能測試需要參照相應器件的數據手冊，例如FLASH。需要按照手冊中的時序圖完成狀態控制以及數據的讀寫。

在數據線測試時，將走步算法產生的測試向量，也即是將數據向一個固定的地址上寫入，然后再去讀取該地址的數據，來判斷寫入的數據與讀出的數據是否一致，一致則表明無故障，不一致則表明對應的某一數據線存在故障。

地址線測試時需要分兩步進行：第一步測試地址線短路，首先將地址線低位到高位依次拉高，也即是用走步1算法產生的測試向量作為寫入的地址，向這些地址內容寫入一個固定的數據0x555，然后向地址空間0x00內寫入數據0x00，分別讀取上述地址空間的內容，任何一根地址線短路，其地址將變為0x00，其地址空間中的數據都將被后寫入的數據覆蓋，不能再讀出0x555，從而判斷出某一地址線故障;第二步測試地址線開路，用走步0算法產生的測試向量作為寫入的地址，然后向上述地址空間寫入數據0xaaa，然后向最高位地址0xfff寫入0x00，任何一根地址線開路的話，地址將變為0xfff，其內容將被后寫入的0x00所覆蓋，不能再讀出0xaaa。

由上述測試流程，可完成NVRAM以及FLASH等存儲器的測試。

4、結論

邊界掃描測試技術是一種適用于大規模集成電路的測試技術，其獨特的優勢必將在大規模集成電路的測試方面處于領先地位。本文主要以走步算法為核心介紹軟件的設計實現，使走步算法產生的測試向量能使用在互聯測試與功能測試中，大大簡化測試方法并可對故障進行快速定位。

（作者單位：中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所）