2004年11月

JTAG Technology
    JTAG(聯合測試行動組)標準在80代是通用的。JTAG技術實際上稱之為IEEE1149.1或邊界掃描，由于電子行業幾乎每個人都熟悉“JTAG”這個名稱，所以“JTAG”用來表示IEEE1149.1技術。

    電路內測試器
    測試復雜板的老方法是用電路內測試器(ICT)。這種測試方法的測試頭是用“釘床”(見圖1)，焊節點和遮蓋的焊球使得這種測試頭變得不現實。而且ICT方法成本高、開發時間長、需要專門硬件。現在，高密度板，多層印刷電路板(PCB)帶焊節點和帶遮蓋焊球的BGA封裝，使得測試非常困難。

    JTAG測試技術
    JTAG技術意指每個器件引腳的測試點都建在芯片內并把這些測試點連接到5-Wire串行總線上。可以在簡單的PC機上進行測試開發和執行測試(見圖2)。這種測試技術特點是：
 5-Wire串行總線是：
TDI-測試時鐘；
TMS-測試模式信號；
/TRST-測試復位信號；
TDO-測試串行數據輸出。
    此總線提供到芯片中JTAG電路的存取功能。在IC上增加JTAG(圖3)允許插入到引腳和內部節點。圖中BSC是邊界掃描單元寄存器，TAP是測試接入口。
JTAG通過“掃描鏈”(Scan Chain)連接到PC板(圖4)。串行數據輸入/輸出做成通過所有芯片的大環路。所有芯片區共享時鐘、模式和復位信號。TCLK、TMS和TRST引腳并聯連接。
    所有芯片由來自PC的TMS信號、TCLK信號(通常用時鐘緩沖器驅動多負載)和TRST信號驅動。
TDI和TDO信號菊鏈在一起：
PC→芯片1 TDI
芯片1 TDO→芯片2 TDI
芯片2 TDO→芯片3 TDI
芯片3 TDO→芯片4 TDI
......
芯片N-1 TDO →芯片n TDI
芯片N TDO→PC

    互連故障測試
    JTAG的1個主要應用是檢查板互連完整性。JTAGL邊界掃描單元(BSC)可以檢測開路和短路(見圖5)。從1個芯片的BSC發送數據，并由另1個芯片的BSC接收。邊界掃描單元允許被驅動引腳以專門數值(1或0)或數據送到捕獲引腳。經過JTAG 5-Wire 串行總線的數據驅動芯片，來自1個芯片的1和0可以被連接這些信號的任何芯片驅動、輸出和捕獲。用這種方式可以執行所有芯片間的“連接性測試”，以便發現故障(如不好的焊結，短路等)。
    JTAG互連完整性測試是在低速單端TTL信號傳輸年代開發的。而LVDS(低壓差分信號傳輸)用很低擺幅在兩線和并行終端傳輸信號，這比TTL信號傳輸快很多倍。這使得測試LVDS互連變得更復雜和困難(圖6)。這需要1個新的JTAG兼容的方法來測試高速互連。

    高速內裝自測試
    為了在BUS LVDS上實現測試高速互連，NS公司給出高速內裝自測試(BIST)解決方案。在系統時鐘速度(即高速)，串行器/發送器發送固定隨機比特序列(PRBS)，見圖7。PRBS是內裝在串行器中的偽隨機比特序列圖形。此圖形是硬連線到芯片中，是固定圖形。通過串行JTAG總線，當串行器和解串器接到“RUNBIST”指令時，串行器將以額定的系統時鐘速度發送固定的PRBS圖形到解串器。此時鐘不是JTAG總線的TCLK，串行器/解串器的額定時鐘范圍為16~80MHz。
    解串器接收固定的PRBS圖形并與它本身的硬連接圖形比較，并告知是否有錯誤(見圖8)。通過JTAG總線可以讀出“PASS/FALL”和測試“COMPLETE/NOT-COMPLETE”結果。“PAST”結果意味著在指定的系統時鐘速度，對于典型的數據圖形其高速LVDS互連工作具有很高的置信度，表明互連“OK”。
    這種PRBS高速BIST可以檢測所有可能的LVDS故障。表1列出NS公司在實驗室進行的故障檢測結果。注意在30MHz，互連實際上未通過所需的終端電阻器，但是這對于高速BIST不是問題。
    這種PRBS高速BIST方法在樣機/調試期間檢查鏈路錯誤也是有用的。

    系統內JTAG測試器
    用戶用NS公司的SCANSTA101嵌入式JTAG Test Master可建造1個嵌入式測試器。SANSTA101與微控制器(或微處理器)和存儲器結合可嵌入系統中使系統執行自診斷和重新配置。SCANSTA101是微控制器或微處理器與串行JTAGA總線之間的接口。它驅動JTAG總線并卸載處理器或控制器的一些工作。
NS公司提供SCANEASE軟件和SCANSTA101  ANSI C驅動程序，這使SCASTA 101軟件開發變得容易。
    系統內JTAG測試器可用于系統自測試，系統重新配置，遠程診斷和升級(通過電話線)。

    JTAG技術應用
    前面重點討論JTAG在互連完整性測試中的應用，JTAG應用不僅僅限于板測試，還有其他應用。JTAG測試應用概括為：
板互連“連續性”測試；
片上測試：內部功能塊測試，內裝自測試(BIST)；
編程FPGA和閃存；
仿真；
全系統級測試；
系統診斷和重新配置：嵌入到系統中或通過電話線遠程實現。(冰)