SN54BCT8373A与SN74BCT8373A扫描测试器件深度解析

在电子设计领域，测试器件的性能和功能对于确保电路的稳定性和可靠性至关重要。SN54BCT8373A和SN74BCT8373A作为扫描测试器件，在测试复杂电路板组件方面发挥着重要作用。本文将对这两款器件进行详细解析，帮助工程师更好地理解和应用它们。

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器件概述

SN54BCT8373A和SN74BCT8373A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，能有效促进复杂电路板组件的测试。在正常模式下，它们与’F373和’BCT373八进制D型锁存器功能等效，并且与IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构兼容。

这两款器件的测试操作与测试访问端口（TAP）同步，通过识别TMS引脚上的双高电平电压（10 V）来实现可选的测试复位信号。它们还具备多种测试功能，如并行签名分析（PSA）和伪随机模式生成（PRPG）等。

器件特性

工作模式与功能

• 正常模式：在正常模式下，器件功能与’F373和’BCT373八进制D型锁存器相同。测试电路可由TAP激活，对器件端子上的数据进行快照采样或对边界测试单元进行自检。激活TAP不会影响SCOPE TM八进制锁存器的正常功能。
• 测试模式：在测试模式下，SCOPE八进制锁存器的正常操作被抑制，测试电路启用，可对器件的I/O边界进行观察和控制，执行符合IEEE标准1149.1 - 1990的边界扫描测试操作。

测试终端与功能

器件使用四个专用测试终端来控制测试电路的操作：

• TDI（测试数据输入）：是通过指令寄存器或选定数据寄存器移位数据的串行输入。
• TDO（测试数据输出）：是通过指令寄存器或选定数据寄存器移位数据的串行输出。
• TMS（测试模式选择）：引导器件通过其TAP控制器状态，还可提供IEEE标准1149.1 - 1990的可选测试复位信号。
• TCK（测试时钟）：测试操作与TCK同步，数据在TCK的上升沿捕获，输出在TCK的下降沿变化。

温度特性

SN54BCT8373A适用于 - 55°C至125°C的全军事温度范围，而SN74BCT8373A适用于0°C至70°C的温度范围。

测试架构与状态机

测试架构

器件通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线（TAP）传输串行测试信息。TAP控制器监控TCK和TMS信号，从中提取同步和状态控制信号，并为器件中的测试结构生成适当的片上控制信号。

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，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选定的数据寄存器，另一条用于访问和控制指令寄存器。以下是一些重要状态的说明：

• Test - Logic - Reset：器件上电时处于此状态，测试逻辑复位并禁用，执行器件的正常逻辑功能。指令寄存器复位为选择BYPASS指令的二进制值。
• 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。
• 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状态值。
• Shift - DR和Shift - IR：在这些状态下，数据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：可暂停和恢复数据寄存器或指令寄存器的扫描操作，且不丢失数据。
• Update - DR和Update - IR：分别用于更新选定数据寄存器和指令寄存器的内容。

寄存器介绍

指令寄存器（IR）

指令寄存器为8位，用于指示器件执行的指令。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、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期间要捕获到选定数据寄存器的数据来源等信息。在Capture - IR期间，IR捕获二进制值10000001；在Update - IR期间，移入IR的值被加载到影子锁存器中，当前指令更新并生效。上电或处于Test - Logic - Reset状态时，IR复位为二进制值11111111，选择BYPASS指令。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：18位长，每个正常功能输入引脚和输出引脚都有一个边界扫描单元（BSC）。用于存储要应用到正常片上逻辑输入和/或器件输出引脚的测试数据，以及捕获正常片上逻辑输出和/或器件输入引脚上出现的数据。
• 边界控制寄存器（BCR）：2位长，用于在RUNT指令的上下文中实现基本SCOPE指令集未包含的额外测试操作，如PRPG和PSA。上电或处于Test - Logic - Reset状态时，BCR复位为二进制值10，选择PSA测试操作。
• 旁路寄存器：1位扫描路径，可缩短系统扫描路径的长度，减少完成测试操作所需的每个测试模式的位数。在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0。

指令与操作

指令寄存器操作码

器件支持多种指令，不同的操作码对应不同的功能和模式。例如：

• EXTEST/INTEST：执行边界扫描，选择BSR进行扫描，器件工作在测试模式。
• BYPASS：执行旁路扫描，选择旁路寄存器进行扫描，器件工作在正常模式。
• SAMPLE/PRELOAD：采样边界，选择BSR进行扫描，器件工作在正常模式。

边界控制寄存器操作码

BCR操作码根据BCR的1 - 0位进行解码，对应不同的测试操作：

• 00：采样输入/切换输出（TOPSIP）
• 01：伪随机模式生成/16位模式（PRPG）
• 10：并行签名分析/16位模式（PSA）
• 11：同时进行PSA和PRPG/8位模式（PSA/PRPG）

电气特性与参数

绝对最大额定值

包括输入电压范围、输出电压范围、电流限制和最大功耗等参数。在使用器件时，应确保不超过这些额定值，以免造成器件损坏。

推荐工作条件

规定了器件正常工作时的电源电压、输入电压、输出电流和工作温度等参数范围。

电气特性

详细列出了在推荐工作条件下的各种电气参数，如输入钳位电压、输出高电平电压、输出低电平电压、输入电流等。

时序要求

包括正常模式和测试模式下的脉冲持续时间、建立时间、保持时间和时钟频率等参数。这些参数对于确保器件的正常工作至关重要。

开关特性

给出了正常模式和测试模式下的传播延迟时间等开关特性参数。

封装信息

器件提供多种封装选项，包括塑料小外形（DW）封装、陶瓷芯片载体（FK）和标准塑料及陶瓷300 - mil DIP（JT、NT）封装。不同封装的器件在引脚数量、尺寸和适用温度范围等方面可能有所不同，工程师可根据具体应用需求进行选择。

总结

SN54BCT8373A和SN74BCT8373A扫描测试器件具有丰富的功能和良好的兼容性，能够满足复杂电路板组件的测试需求。通过深入了解其工作原理、寄存器结构、指令操作和电气特性等方面的知识，工程师可以更好地应用这些器件，提高电路测试的效率和准确性。在实际设计中，还需根据具体的应用场景和要求，合理选择器件的封装和工作参数，以确保系统的稳定性和可靠性。

你在使用这些器件的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。