[发明专利]嵌入式边界扫描控制器

说明书

本发明公开的一种嵌入式边界扫描控制器，兼容性好，可同时接入多个数字芯片或多个边界扫描测试链。本发明通过下述技术方案实现：边界扫描控制器JTAG集成在模块板卡内，并含有嵌入在逻辑部电路中的GTX收发器和高速通道的Zynq芯片，运行在Zynq芯片PS上的嵌入式边界扫描测试软件，通过边界扫描链与TCK/TMS/TDO/TRST交互数据的被测电路单元，生成并行模式和控制序列和动态分配串行模式，通过千兆以太网接口和对外接口，调试异步收发传输器UART、远端测模块，以及通过CAN总线与系统主控模块多扫描链接入进行通信的被测模块1、被测模块2被测模块3，…，n个被测模块，实现边界扫描测试。

技术领域

本发明涉及一种支持多条边界扫描链接入的嵌入式边界扫描控制器。尤其是可集成在模块板卡内部的边界扫描控制器。

背景技术

随着微电子、计算机领域新技术和新工艺的迅猛发展，DSP、PPC、FPGA等数字芯片在航空电子综合模块化数字运行平台上得到了广泛应用。数字芯片管脚数量众多且间距极小，可供测试的节点少，对芯片管脚施加激励与采集响应困难，传统的物理探针式检测方法已不能完全满足模块验收交付和维修时板卡完好性测试和故障定位的需求。此外，现代航电系统采用高度综合化、通用模块化设计，模块间通过机架背板的RIO高速总线、CAN总线、LVCOMS离散线等进行互连通信，系统在外场发生模块间互连通信故障后难以通过BIT手段将故障定位到单个模块节点。

面对复杂电路的设计、整版测试的难度及表面的贴装技术带来的有限测试引脚下等问题，业界不得不寻找一个标准加以解决。边界扫描JTAG采用IEEE1149.1标准，该测试标准定义了用于解决上述问题的硬件结构和工作机制。其优点在于将极其复杂的电路板测试转弯成具有良好的结构性、可以通过软件简单而灵活处理。它虽然是一个主要用于片上电路的测试标准，但却打开了各种相关应用的大门。这个标准定义了可用于完成功能和互连测试以及内建自测过程的各种指令。使用专用的扩展指令执行维护和诊断应用及对可配置器件的可编程算法，使JTAG接口广泛用于FLASH系列芯片的编程。JTAG规范不仅大大降低了电路板测试的成本和时间,推动了可测性设计的发展,并且为芯片内部寄存器提供了一种方便有效的“下载”和“读取”方式。JTAG即IEEE-1149.1标准,是利用5根引脚来实现调试嵌入式系统的功能。它不但能测试芯片内各类宏单元,也能测试各种集成电路芯片，还能测试相应的印刷电路板。概括起来，JTAG接口主要应用于：电路的边界扫描测试和可编程芯片的在系统编程。目前，边界扫描测试已形成完整的IEEE 1149系列标准，该标准为数字集成电路规定了一个测试访问口(TAP)和边界扫描结构，解决了由于数字电路高度集成化带来的一些测试难题。它还提供了一种访问和控制芯片内部仿真(ICE)模块的方法，ICE模块一般包括内部扫描和自测试的功能，可以很好地支持集成电路的开发。全球大型半导体制造商新研发的超大规模集成电路，如CPU、DSP、FPGA等均支持边界扫描测试机制。边界扫描技术的基本思想是在靠近芯片的输入输出管脚增加一个移位寄存器单元。通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制。另外，靠近芯片输入输出管脚的边界扫描(移位)寄存器单元可以相互连接起来，在芯片的周围形成一个边界扫描链(Boundary-Scan Chain)。一般的芯片都会提供几条独立的边界扫描链，用来实现完整的测试功能。嵌入式控制器是一种特殊用途的CPU，通常放在非计算机系统。嵌入式控制器是用于执行指定独立控制功能并具有复杂处理数据能力的控制系统。它由嵌入的微电子技术芯片来控制的电子设备或装置，从而使该设备或装置能够完成监视，控制等各种自动化处理任务。随着手持式电子设备的迅猛发展，手机，PDA、掌上电脑，电子书和数码相机等正在快步走进人们的日常生活，这一类电子产品同属于嵌入式系统的范畴，都是以高性能的微机处理器为核心扩展相应的应用程序，实现电子设备的各种功能。由于是手持设备，因而要求体积小、重量轻，耗电少，这些特点决定了设备内部的印刷板的尺寸比常规的电子设备小的多，而且元器件密度大，双面贴装。这给设计人员带来了若干问题，如操作系统代码和应用程序的写入，板上芯片的测试等。