SN54ABT8996和SN74ABT8996：10位可寻址扫描端口JTAG TAP收发器深度解析

在电子设计领域，测试与验证是确保产品质量和性能的关键环节。德州仪器（Texas Instruments）的SN54ABT8996和SN74ABT8996 10位可寻址扫描端口（ASP）JTAG TAP收发器，为复杂电路组件的测试提供了强大的解决方案。本文将深入探讨这两款器件的特性、工作原理及应用场景。

文件下载：SN74ABT8996PWR.pdf

一、产品概述

SN54ABT8996和SN74ABT8996属于德州仪器SCOPE测试性集成电路家族，支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，旨在简化复杂电路组件的测试过程。与大多数SCOPE器件不同，ASP并非边界可扫描设备，而是将TI的可寻址阴影端口技术应用于JTAG测试访问端口（TAP），从而将扫描访问范围扩展到板级以上。

1.1 产品特性

• 多节点可寻址：支持多节点寻址，通过简单的寻址（阴影）协议，可实现主TAP与次TAP的直接连接，减少背板布线通道的使用。
• 10位地址空间：提供多达1021个用户指定的板地址，满足不同系统的寻址需求。
• 高驱动输出：具备高驱动输出能力（–32 mA IOH，64 mA IOL），支持背板接口和高扇出。
• 多种封装选项：包括塑料小外形（DW）、薄收缩小外形（PW）封装、陶瓷芯片载体（FK）和陶瓷双列直插式封装（JT），方便不同应用场景的选择。

1.2 工作温度范围

• SN54ABT8996适用于–55°C至125°C的全军事温度范围。
• SN74ABT8996适用于–40°C至85°C的温度范围。

二、工作原理

2.1 基本概念

ASP可视为一组开关，能够将模块级TAP与更高级别的TAP连接或隔离。其开关状态基于阴影协议，该协议在PTDI上接收并与PTCK同步。

2.2 信号缓冲与连接

• 时钟信号：PTCK信号始终直接缓冲到STCK输出，确保主TAP和次TAP的时钟同步。
• 复位信号：PTRST信号直接缓冲到STRST输出，可同时复位ASP及其相关的次TAP。
• 数据和模式信号：连接时，PTDI和PTMS输入分别缓冲到STDO和STMS输出，STDI缓冲到PTDO输出；断开时，STDO和PTDO处于高阻抗状态。

2.3 阴影协议

• 协议状态：阴影协议仅在稳定的TAP状态（如Test - Logic - Reset、Run - Test/Idle、Pause - DR和Pause - IR）下发生，避免在Shift - DR或Shift - IR状态下产生信号总线争用。
• 信号表示：基于串行位对信号方案，使用两种位对组合（数据1、数据0）表示地址数据，另外两种（选择、空闲）用于帧定界。
• 协议流程：完整的阴影协议包括接收选择协议和发送确认协议（仅在接收到的地址与A9 - A0输入匹配时发送）。

2.4 地址匹配与连接控制

• 地址匹配：ASP通过比较接收到的地址与A9 - A0输入以及三个内部专用地址（DSA、RSA和TSA）来确定连接状态。
• 连接控制：连接控制块监控主TAP状态，在适当状态下接收和确认阴影协议，并进行地址匹配计算。

三、终端功能

3.1 地址输入（A9 - A0）

用于设置ASP的地址，内部上拉电阻确保在无外部连接时终端为高电平。

3.2 旁路输入（BYP）

低电平输入可强制ASP进入旁路或旁路/复位状态，忽略阴影协议；高电平时，ASP可响应阴影协议。

3.3 连接指示（CON）

低电平表示次扫描端口活动，高电平表示不活动。

3.4 时钟和数据信号

• PTCK：主测试时钟，始终缓冲到STCK。
• PTDI：主测试数据输入，用于接收阴影协议。
• PTDO：主测试数据输出，用于发送确认协议。
• PTMS：主测试模式选择，用于确定TAP控制器状态。

3.5 复位信号

• PTRST：主测试复位，直接缓冲到STRST，可异步复位ASP。

四、应用场景

4.1 多模块测试

ASP可用于多个符合IEEE Std 1149.1的设备组，每个组的ASP分配唯一地址。通过阴影协议，可选择单个模块的扫描链进行测试，完成后可选择其他模块。

4.2 全局地址应用

• 断开地址（DSA）：用于断开所有接收ASP的连接。
• 复位地址（RSA）：用于将所有ASP复位到测试逻辑复位状态。
• 测试同步地址（TSA）：在Pause - DR和Pause - IR状态下，可实现多个ASP的扫描链同时操作。

五、电气特性与参数

5.1 绝对最大额定值

包括电源电压范围、输入钳位电流、输出钳位电流和存储温度范围等参数，使用时需确保不超过这些额定值，以避免设备损坏。

5.2 推荐工作条件

规定了电源电压、输入电压、输出电流和工作温度等推荐范围，确保设备在最佳状态下工作。

5.3 电气特性

详细列出了不同参数在不同条件下的最小值、典型值和最大值，如输入输出电压、电流、电容等，为电路设计提供了重要参考。

5.4 时序要求

包括时钟频率、脉冲持续时间、建立时间和保持时间等参数，确保信号的正确传输和处理。

5.5 开关特性

描述了信号从输入到输出的转换时间，如上升时间、下降时间等，对于高速电路设计至关重要。

六、总结

SN54ABT8996和SN74ABT8996 10位可寻址扫描端口JTAG TAP收发器为电子工程师提供了一种高效、灵活的测试解决方案。通过其独特的阴影协议和地址匹配机制，可实现多模块的测试和同步操作，提高了系统的可测试性和可靠性。在实际应用中，工程师需根据具体需求选择合适的封装和工作条件，并严格遵循电气特性和时序要求，以确保设备的正常运行。

你在使用这两款器件时，是否遇到过一些特殊的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。