深入解析SN54ABT8543与SN74ABT8543扫描测试设备

在电子设计领域，测试设备的性能和功能对于确保电路的可靠性和稳定性至关重要。今天我们来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的SN54ABT8543和SN74ABT8543扫描测试设备，它们在复杂电路板组件测试中发挥着重要作用。

文件下载：SN74ABT8543DLR.pdf

一、产品概述

SN54ABT8543和SN74ABT8543是德州仪器SCOPE可测试性集成电路家族的成员，支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，便于对复杂电路板组件进行测试。通过4线测试访问端口（TAP）接口实现对测试电路的扫描访问。

• 模式功能：在正常模式下，它们与’F543和’ABT543八进制寄存器总线收发器功能等效。通过TAP可激活测试电路，对设备引脚数据进行快照采样或对边界测试单元进行自测试，且在正常模式下激活TAP不影响SCOPE八进制寄存器总线收发器的功能操作。
• 产品特性：具有SCOPE指令集，支持IEEE标准1149.1 - 1990所需指令及可选的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令；具备并行签名分析、伪随机模式生成、样本输入/输出切换、二进制计数等功能；每个I/O有两个边界扫描单元，提供更大灵活性；采用先进的EPIC - ΙΙB BiCMOS设计，显著降低功耗；提供多种封装选项，如塑料小外形（DW）、收缩小外形（DL）、陶瓷芯片载体（FK）和标准陶瓷DIP（JT）。

二、工作模式与控制

（一）正常模式

数据流向由锁存使能（LEAB和LEBA）、芯片使能（CEAB和CEBA）和输出使能（OEAB和OEBA）输入控制。以A到B数据流为例，当LEAB和CEAB都为低电平时，设备工作在透明模式；当LEAB或CEAB为高电平时，A数据被锁存。当OEAB和CEAB都为低电平时，B输出有效；当OEAB或CEAB为高电平时，B输出处于高阻状态。B到A数据流的控制类似，使用LEBA、CEBA和OEBA。

（二）测试模式

此时SCOPE寄存器总线收发器的正常操作被抑制，测试电路启用，可观察和控制设备的I/O边界。测试电路由四个专用测试引脚控制：测试数据输入（TDI）、测试数据输出（TDO）、测试模式选择（TMS）和测试时钟（TCK）。同时，测试电路还能执行并行签名分析（PSA）和伪随机模式生成（PRPG）等测试功能。

三、测试架构与状态机

（一）测试架构

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

（二）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，包括6个稳定状态和10个不稳定状态。主要有两条路径：访问和控制所选数据寄存器，以及访问和控制指令寄存器。

• Test - Logic - Reset：设备上电时处于此状态，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，边界扫描寄存器的每个位复位为逻辑0，边界控制寄存器复位为二进制值00000000010。
• Run - Test/Idle：执行任何测试操作前，TAP控制器必须通过此状态。在此状态下，测试逻辑可以主动运行测试或空闲。
• Select - DR - Scan和Select - lR - Scan：无特定功能，用于选择数据寄存器扫描或指令寄存器扫描。
• Capture - DR和Capture - IR：分别在选择数据寄存器扫描和指令寄存器扫描时，捕获相应寄存器的当前状态值。
• Shift - DR和Shift - IR：将所选寄存器置于TDI和TDO之间的扫描路径，进行数据串行移位。
• Exit1 - DR、Exit2 - DR、Exit1 - IR和Exit2 - IR：结束数据寄存器或指令寄存器扫描的临时状态，可返回Shift状态而无需重新捕获寄存器。
• Pause - DR和Pause - IR：暂停和恢复数据寄存器或指令寄存器扫描操作，不丢失数据。
• Update - DR和Update - IR：在相应状态下，更新所选寄存器的内容。

四、寄存器概述

（一）指令寄存器（IR）

8位长，指示设备要执行的指令，包括操作模式（正常模式或测试模式）、要执行的测试操作、数据寄存器选择以及捕获数据的来源。在Capture - IR状态下，IR捕获二进制值10000001；在Update - IR状态下，更新当前指令。上电或Test - Logic - Reset状态下，IR复位为二进制值11111111，选择BYPASS指令。

（二）数据寄存器

1. 边界扫描寄存器（BSR）：40位长，包含每个正常功能输入引脚一个边界扫描单元（BSC），每个正常功能I/O引脚两个BSC（一个用于输入数据，一个用于输出数据），以及每个内部解码输出使能信号（OEA和OEB）一个BSC。用于存储要应用到正常片上逻辑输入和/或设备输出引脚的测试数据，或捕获正常片上逻辑输出和/或设备输入引脚的数据。
2. 边界控制寄存器（BCR）：11位长，用于在RUNT指令上下文中实现基本SCOPE指令集未包含的额外测试操作，如PRPG、带输入掩码的PSA和二进制计数（COUNT）。上电或Test - Logic - Reset状态下，BCR复位为二进制值00000000010，选择无输入掩码的PSA测试操作。
3. 旁路寄存器：1位扫描路径，可缩短系统扫描路径长度，减少完成测试操作所需的测试模式位数。在Capture - DR状态下，捕获逻辑0。

五、指令与操作

（一）指令寄存器操作码

不同的操作码对应不同的指令，如边界扫描、旁路扫描、样本边界、控制边界到高阻抗、控制边界到1/0、边界运行测试、边界读取、边界自测试、边界控制寄存器扫描等。每个指令有其特定的功能和操作模式。

（二）边界控制寄存器操作码

BCR操作码由BCR位2 - 0解码，对应不同的测试操作，如样本输入/输出切换（TOPSIP）、伪随机模式生成（PRPG）、并行签名分析（PSA）、同时PSA和PRPG（PSA/PRPG）、同时PSA和二进制计数（PSA/COUNT）。

六、电气特性与参数

（一）绝对最大额定值

包括电源电压范围、输出电压范围、输入钳位电流、输出钳位电流等参数，超出这些额定值可能导致设备永久性损坏。

（二）推荐工作条件

不同型号（SN54ABT8543和SN74ABT8543）在电源电压、输入电压、输出电流、输入转换速率、工作温度等方面有不同的推荐值。

（三）电气特性

涵盖输入钳位电压、输出高电平电压、输出低电平电压、输入电流、输出高阻态电流、电源电流等参数，这些参数在不同的测试条件下有不同的取值范围。

（四）时序要求

在正常模式和测试模式下，对脉冲持续时间、建立时间、保持时间、时钟频率等时序参数有不同的要求。

（五）开关特性

包括不同输入到输出的传播延迟时间、上升时间、下降时间等参数，反映了设备的开关性能。

七、封装与机械数据

提供了多种封装选项，如FK、DL、DW等，并给出了相应的封装尺寸、引脚数量、包装数量等信息，同时还包含了机械数据和引脚布局等内容。

SN54ABT8543和SN74ABT8543扫描测试设备以其丰富的功能和良好的性能，为电子工程师在复杂电路板测试中提供了有力的工具。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理选择和使用这些设备，以确保电路的可靠性和稳定性。大家在使用这些设备时，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。