SN54ABT8652和SN74ABT8652扫描测试设备：边界扫描技术的卓越之选

在如今复杂的电路板组装测试领域，边界扫描技术成为提高测试效率和准确性的关键。而Texas Instruments的SN54ABT8652和SN74ABT8652扫描测试设备，正是这一技术的杰出代表。今天，我们就来深入剖析这两款设备的特性、功能及工作机制。

文件下载：SN74ABT8652DL.pdf

一、产品概述

SN54ABT8652和SN74ABT8652是带有八进制总线收发器和寄存器的扫描测试设备，隶属于Texas Instruments的SCOPE® 可测试性集成电路家族。它们完全兼容IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构，这使得它们在复杂电路板组件的测试中具备强大的适应性和功能性。

特点优势

1. SCOPE®指令集丰富：涵盖IEEE标准1149.1 - 1990所需指令，还包括可选的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令，同时支持并行签名分析（PSA）和伪随机模式生成（PRPG）等功能。
2. 双边界扫描单元：每个I/O配备两个边界扫描单元，提供了更高的灵活性，能够更精准地对设备的I/O边界进行测试和控制。
3. 先进的EPIC - ΙΙB® BiCMOS设计：显著降低了功耗，在提高能源利用效率的同时，减少了设备的发热问题。
4. 多种封装选项：包括收缩小外形（DL）、塑料小外形（DW）封装、陶瓷芯片载体（FK）和标准陶瓷双列直插封装（JT），满足不同应用场景的需求。

工作模式

• 正常模式：功能上等同于’F652和’ABT652八进制总线收发器和寄存器。在正常模式下激活测试访问端口（TAP），不会影响SCOPE® 八进制总线收发器和寄存器的功能操作。
• 测试模式：正常的总线收发器和寄存器操作被抑制，测试电路启用，可对设备的I/O边界进行观察和控制，按照IEEE标准1149.1 - 1990执行边界扫描测试操作。

二、数据流向控制

数据在两个方向（A到B和B到A）的流动由时钟（CLKAB和CLKBA）、选择（SAB和SBA）和输出使能（OEAB和OEBA）输入控制。我们以A到B的数据流向为例进行分析：

• 时钟控制：A总线上的数据在CLKAB的上升沿被时钟同步到相关寄存器中。
• 选择控制：当SAB为低电平时，实时的A数据被选择传输到B总线（透明模式）；当SAB为高电平时，存储的A数据被选择传输到B总线（寄存器模式）。
• 输出使能控制：当OEAB为高电平时，B输出处于活动状态；当OEAB为低电平时，B输出处于高阻抗状态。

B到A的数据流向控制原理与A到B类似，只是使用CLKBA、SBA和OEBA输入。

三、测试架构与操作

测试访问端口（TAP）

通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线或TAP来传输串行测试信息，包括测试指令、测试数据和测试控制信号。TAP控制器监控TCK和TMS信号，从中提取同步和状态控制信号，为设备中的测试结构生成相应的片上控制信号。

TAP控制器状态机

TAP控制器是一个同步有限状态机，共有16个状态，其中包括6个稳定状态和10个不稳定状态。主要有两条路径：一条用于访问和控制所选数据寄存器，另一条用于访问和控制指令寄存器，且一次只能访问一个寄存器。下面为大家详细介绍几个重要状态：

• Test - Logic - Reset（测试逻辑复位）：设备上电后进入此状态，测试逻辑复位并禁用，设备执行正常逻辑功能。指令寄存器复位为选择BYPASS指令的二进制值11111111，边界扫描寄存器和边界控制寄存器也会复位到相应的上电值。
• Run - Test/Idle（运行测试/空闲）：在执行任何测试操作之前，TAP控制器必须经过此状态。这是一个稳定状态，测试逻辑可以在此状态下主动运行测试或处于空闲状态。
• Capture - DR（捕获数据寄存器）：当选择数据寄存器扫描时，TAP控制器经过此状态，所选数据寄存器可根据当前指令捕获数据值。
• Shift - DR（移位数据寄存器）：进入此状态后，数据寄存器置于TDI和TDO之间的扫描路径中，数据在每个TCK周期内通过所选数据寄存器串行移位。

四、寄存器详解

指令寄存器（IR）

长度为8位，用于指示设备要执行的指令。指令内容包括操作模式（正常模式或测试模式）、要执行的测试操作、在数据寄存器扫描期间要选择的三个数据寄存器中的哪一个，以及在Capture - DR期间要捕获到所选数据寄存器中的数据来源。在Capture - IR期间，IR捕获二进制值10000001；在Update - IR期间，移位进入IR的值被加载到影子锁存器中，当前指令更新并生效。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：长度为38位，为每个正常功能输入包含一个边界扫描单元（BSC），为每个正常功能I/O包含两个BSC（一个用于输入数据，一个用于输出数据）。用于存储要应用于片上正常逻辑输入和/或设备输出端子的测试数据，或捕获片上正常逻辑输出和/或设备输入端子上出现的数据。
• 边界控制寄存器（BCR）：长度为11位，用于在RUNT指令的上下文中实现基本SCOPE® 指令集未包含的其他测试操作，如PRPG、带输入屏蔽的PSA和二进制计数（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位扫描路径，可选择以缩短系统扫描路径的长度，减少完成测试操作必须应用的每个测试图案的位数。

五、指令操作

指令寄存器操作码

设备支持多种指令，每种指令对应不同的操作和功能，例如：

• Boundary scan（边界扫描）：符合IEEE标准1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令，选择BSR在扫描路径中，设备在测试模式下运行。
• Bypass scan（旁路扫描）：符合IEEE标准1149.1 - 1990的BYPASS指令，选择旁路寄存器在扫描路径中，设备在正常模式下运行。
• Sample boundary（采样边界）：符合IEEE标准1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令，选择BSR在扫描路径中，设备在正常模式下运行。

边界控制寄存器操作码

BCR操作码由BCR位2 - 0解码，对应的测试操作在RUNT指令的Run - Test/Idle状态下执行，例如：

• Sample inputs/toggle outputs (TOPSIP)：在每个TCK的上升沿，所选设备输入端子上出现的数据被捕获到所选BSC的移位寄存器元件中，所选输出BSC的移位寄存器元件中的数据被翻转。
• Pseudo - random pattern generation/16 - bit mode (PRPG)：以16位模式生成伪随机模式。
• Parallel - signature analysis/16 - bit mode (PSA)：以16位模式进行并行签名分析。

六、总结与思考

SN54ABT8652和SN74ABT8652扫描测试设备凭借其丰富的功能、先进的设计和灵活的架构，为复杂电路板的测试提供了强大的支持。在实际应用中，我们需要根据具体的测试需求，合理选择指令和操作模式，以实现最高效、最准确的测试。同时，随着电子技术的不断发展，边界扫描技术也在不断演进，我们可以思考如何进一步优化这些设备的性能，以适应未来更复杂的电路设计和测试要求。大家在使用这两款设备的过程中，是否也遇到过一些独特的问题或有一些创新的应用思路呢？欢迎在评论区分享交流。