基于USB接口的边界扫描控制器研制-仪器科学与技术专业论文.docx

Classified Index： TP277 U.D.C.: 621.38 A Dissertation for the Degree of M. Eng. THE RESEARCH ON BOUNDARY SCAN TEST CONTROLLER WITH USB INTERFACE Candidate： Gao Wei Supervisor： Prof. Peng Xiyuan Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Instrumentation Science and Technology Date of Oral Examination： June, 2006 University： Harbin Institute of Technology 摘要 近年来，由于微电子技术的快速发展和嵌入式系统、SoC 等高密度器 件的广泛应用，电路系统的复杂性以惊人的速度增长，系统中各个功能单元 之间的连线间距越来越细密。基于探针的电路系统测试方法越来越难以满足 新的发展要求。作为一种结构插入的可测性技术，边界扫描测试(BST)技术 将边界扫描寄存器单元安插在集成电路内部的每个引脚上，其作用相当于设 置了施加激励和观测响应的内建虚拟探头。由于利用 BST 技术可大大提高 数字系统的可观性和可控性，降低测试难度，因此设计研制一种能够对数字 系统进行边界扫描测试的测试工具是十分必要的。本文给出了基于 USB 接 口的边界扫描控制器的设计。 本文首先对边界扫描技术的国际标准 IEEE 1149.1 进行了简单的介绍。 在此基础上，重点讨论了边界扫描技术在板级测试领域的相关应用，并对板 级测试过程和矢量生成算法进行了介绍。边界扫描控制器的硬件设计 以 DSP 为主控单元，负责数据的控制和转换。在对当前的 USB 接口开发现状 进行调研之后，采用 CY7C68013 及其相关软件作为 USB 数据传输部分的解 决方案。利用 Verilog HDL 语言，采用自顶向下的方法实现了测试存取通道 (TAP)的控制逻辑，降低了 DSP 的设计难度。根据硬件设计特点，本文给出 了能够与硬件进行通信的测试执行程序。另外，结合板级测试的相关理论和 方法，提出了一套板级测试解决方案，包括扫描链完整性测试、互连测试和 簇测试。在 Visual C++环境下，设计并实现了板级测试矢量生成软件和故障 诊断软件。最后，利用 Windows DDK 开发包设计实现了用于此控制器的 USB 驱动程序。 调试结果表明，边界扫描控制器功能正常，符合设计要求，具有即插 即用、无需外部供电、连接简单可靠等优点。在实际应用中，利用边界扫描 控制器构造的测试系统能够实现对电路板的呆滞、开路和短路故障进行有效 的检测和诊断，并可提供比较详细的故障诊断信息。 关键词 边界扫描；边界扫描控制器；板级测试；USB Abstract As the result of the micro-electronics’ development and highly fine packed ICs, such as embedded system and SoCs, was widely applied, there has been a dramatic increasing in che complexity of electronic system, and lead to the narrower space between function blocks. So the test model based on probes are no longer available. As one of the design for testability technology, Boundary Scan Test (BST) fixes boundary scan cells between the device pins and core logics. Thus, the BSC acts as the virtual test probe that carries out the test stimulus and captures the test response. So BST could improve the system’s controllability and observability, and test problem could be settled easily. Firstly, a primary conception on BST standard IEEE1149.1 w