深入剖析SN54ABT18640与SN74ABT18640扫描测试设备

在电子电路设计中，测试与验证是确保产品质量和性能的关键环节。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的SN54ABT18640和SN74ABT18640扫描测试设备，这两款设备具备18位反相总线收发器，为复杂电路板组件的测试提供了强大的支持。

文件下载：74ABT18640DGGRE4.pdf

产品概述

SN54ABT18640和SN74ABT18640属于德州仪器SCOPE可测试性集成电路家族，同时也是Widebus家族的成员。它们与IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构兼容，采用了先进的EPIC - ΙΙB BiCMOS设计，显著降低了功耗。这两款设备有多种封装形式可供选择，包括塑料收缩小外形（DL）、薄收缩小外形（DGG）和380密耳细间距陶瓷扁平（WD）封装。

产品特性

• 支持IEEE 1149.1标准：符合JTAG测试访问端口和边界扫描架构，便于进行复杂电路板的测试。
• SCOPE指令集：包含IEEE标准要求的指令以及可选的CLAMP和HIGHZ指令，支持并行签名分析、伪随机模式生成等多种测试功能。
• 低功耗设计：采用EPIC - ΙΙB BiCMOS设计，有效降低了功耗。
• 多种封装形式：提供多种封装选择，满足不同应用场景的需求。

工作模式

正常模式

在正常模式下，这两款设备作为18位反相总线收发器工作，可以作为两个9位收发器或一个18位收发器使用。数据流向由方向控制（DIR）和输出使能（OE）输入控制。当OE为低电平时，根据DIR的逻辑电平，数据可以从A总线传输到B总线，或者从B总线传输到A总线；当OE为高电平时，设备被禁用，总线有效隔离。

测试模式

在测试模式下，SCOPE总线收发器的正常操作被抑制，测试电路被启用，以观察和控制设备的I/O边界。测试电路可以根据IEEE标准1149.1 - 1990中描述的协议执行边界扫描测试操作。

测试架构

TAP接口

测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线（TAP）传输。TAP控制器监控测试总线上的TCK和TMS信号，提取同步和状态控制信号，并为设备中的测试结构生成适当的片上控制信号。

TAP控制器状态图

TAP控制器是一个同步有限状态机，包含16个状态，其中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选定的数据寄存器，另一条用于访问和控制指令寄存器。

主要状态及功能

• Test - Logic - Reset：设备上电时处于此状态，测试逻辑被复位并禁用，设备执行正常逻辑功能。指令寄存器复位为选择IDCODE指令的二进制值10000001。
• Run - Test/Idle：在执行任何测试操作之前，TAP控制器必须经过此状态。在此状态下，测试逻辑可以主动运行测试或处于空闲状态。
• Select - DR - Scan和Select - IR - Scan：用于选择数据寄存器扫描或指令寄存器扫描。
• Capture - DR和Capture - IR：分别用于捕获选定数据寄存器和指令寄存器的当前值。
• Shift - DR和Shift - IR：在稳定状态下，数据或指令通过选定的寄存器进行串行移位。
• Exit1 - DR、Exit2 - DR、Exit1 - IR和Exit2 - IR：用于结束数据寄存器或指令寄存器的扫描。
• Pause - DR和Pause - IR：暂停和恢复数据寄存器或指令寄存器的扫描操作，不丢失数据。
• Update - DR和Update - IR：在相应状态下，更新选定寄存器的内容。

寄存器概述

指令寄存器（IR）

指令寄存器为8位，用于告诉设备要执行的指令。指令包含操作模式（正常模式或测试模式）、要执行的测试操作、要选择的数据寄存器以及在Capture - DR期间要捕获到选定数据寄存器的数据来源。在Capture - IR期间，IR捕获二进制值10000001；在Update - IR期间，移位到IR的值被加载到影子锁存器中。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：44位长，包含每个正常功能输入引脚、I/O引脚和内部解码输出使能信号的边界扫描单元（BSC）。用于存储要应用到设备输出引脚的测试数据，以及捕获正常片上逻辑输出和设备输入引脚的数据。
• 边界控制寄存器（BCR）：3位长，用于在边界运行测试（RUNT）指令的上下文中实现基本SCOPE指令集之外的额外测试操作，如PRPG、PSA和二进制计数。
• 旁路寄存器：1位扫描路径，可用于缩短系统扫描路径的长度，减少完成测试操作所需的测试模式位数。
• 设备识别寄存器（IDR）：32位长，用于识别设备的制造商、部件号和版本。

指令集

指令寄存器操作码

二进制代码	SCOPE操作码	描述	选定数据寄存器	模式
00000000	EXTEST	边界扫描	边界扫描	测试
10000001	IDCODE	识别读取	设备识别	正常
10000010	SAMPLE/PRELOAD	采样边界	边界扫描	正常
00000011	BYPASS	旁路扫描	旁路	正常
……	……	……	……	……

边界控制寄存器操作码

二进制代码	描述
X00	采样输入/切换输出（TOPSIP）
X01	伪随机模式生成/36位模式（PRPG）
X10	并行签名分析/36位模式（PSA）
011	同时进行PSA和PRPG/18位模式（PSA/PRPG）
111	同时进行PSA和二进制计数/18位模式（PSA/COUNT）

总结

SN54ABT18640和SN74ABT18640扫描测试设备为电子工程师提供了强大的测试工具，通过支持IEEE 1149.1标准和丰富的指令集，能够有效地进行复杂电路板的测试和验证。在实际应用中，工程师可以根据具体需求选择合适的指令和操作模式，以确保设备的正常运行和性能优化。

大家在使用这两款设备时，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。