嵌入式边界扫描控制器制造技术

本发明专利技术公开的一种嵌入式边界扫描控制器，兼容性好，可同时接入多个数字芯片或多个边界扫描测试链。本发明专利技术通过下述技术方案实现：边界扫描控制器JTAG集成在模块板卡内，并含有嵌入在逻辑部电路中的GTX收发器和高速通道的Zynq芯片，运行在Zynq芯片PS上的嵌入式边界扫描测试软件，通过边界扫描链与TCK/TMS/TDO/TRST交互数据的被测电路单元，生成并行模式和控制序列和动态分配串行模式，通过千兆以太网接口和对外接口，调试异步收发传输器UART、远端测模块，以及通过CAN总线与系统主控模块多扫描链接入进行通信的被测模块1、被测模块2被测模块3，

【技术实现步骤摘要】
嵌入式边界扫描控制器


[0001]本专利技术涉及一种支持多条边界扫描链接入的嵌入式边界扫描控制器。尤其是可集成在模块板卡内部的边界扫描控制器。

技术介绍

[0002]随着微电子、计算机领域新技术和新工艺的迅猛发展，DSP、PPC、FPGA等数字芯片在航空电子综合模块化数字运行平台上得到了广泛应用。数字芯片管脚数量众多且间距极小，可供测试的节点少，对芯片管脚施加激励与采集响应困难，传统的物理探针式检测方法已不能完全满足模块验收交付和维修时板卡完好性测试和故障定位的需求。此外，现代航电系统采用高度综合化、通用模块化设计，模块间通过机架背板的RIO高速总线、CAN总线、LVCOMS离散线等进行互连通信，系统在外场发生模块间互连通信故障后难以通过BIT手段将故障定位到单个模块节点。
[0003]面对复杂电路的设计、整版测试的难度及表面的贴装技术带来的有限测试引脚下等问题，业界不得不寻找一个标准加以解决。边界扫描JTAG采用IEEE1149.1标准，该测试标准定义了用于解决上述问题的硬件结构和工作机制。其优点在于将极其复杂的电路板测试转弯成具有良好的结构性、可以通过软件简单而灵活处理。它虽然是一个主要用于片上电路的测试标准，但却打开了各种相关应用的大门。这个标准定义了可用于完成功能和互连测试以及内建自测过程的各种指令。使用专用的扩展指令执行维护和诊断应用及对可配置器件的可编程算法，使JTAG接口广泛用于FLASH系列芯片的编程。JTAG规范不仅大大降低了电路板测试的成本和时间,推动了可测性设计的发展,并且为芯片内部寄存器提供了一种方便有效的“下载”和“读取”方式。JTAG即IEEE
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1149.1标准,是利用5根引脚来实现调试嵌入式系统的功能。它不但能测试芯片内各类宏单元,也能测试各种集成电路芯片，还能测试相应的印刷电路板。概括起来，JTAG接口主要应用于：电路的边界扫描测试和可编程芯片的在系统编程。目前，边界扫描测试已形成完整的IEEE 1149系列标准，该标准为数字集成电路规定了一个测试访问口(TAP)和边界扫描结构，解决了由于数字电路高度集成化带来的一些测试难题。它还提供了一种访问和控制芯片内部仿真(ICE)模块的方法，ICE模块一般包括内部扫描和自测试的功能，可以很好地支持集成电路的开发。全球大型半导体制造商新研发的超大规模集成电路，如CPU、DSP、FPGA等均支持边界扫描测试机制。边界扫描技术的基本思想是在靠近芯片的输入输出管脚增加一个移位寄存器单元。通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制。另外，靠近芯片输入输出管脚的边界扫描(移位)寄存器单元可以相互连接起来，在芯片的周围形成一个边界扫描链(Boundary
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Scan Chain)。一般的芯片都会提供几条独立的边界扫描链，用来实现完整的测试功能。嵌入式控制器是一种特殊用途的CPU，通常放在非计算机系统。嵌入式控制器是用于执行指定独立控制功能并具有复杂处理数据能力的控制系统。它由嵌入的微电子技术芯片来控制的电子设备或装置，从而使该设备或装置能够完成监视，控制等各种自动化处理任务。随着手持式电子设备的迅猛发展，手机，PDA、掌上电脑，电子书和数码相机等正在快
步走进人们的日常生活，这一类电子产品同属于嵌入式系统的范畴，都是以高性能的微机处理器为核心扩展相应的应用程序，实现电子设备的各种功能。由于是手持设备，因而要求体积小、重量轻，耗电少，这些特点决定了设备内部的印刷板的尺寸比常规的电子设备小的多，而且元器件密度大，双面贴装。这给设计人员带来了若干问题，如操作系统代码和应用程序的写入，板上芯片的测试等。
[0004]目前，国内对边界扫描测试技术的应用主要集中在模块验收交付和排故过程中的单板离线测试上，缺少与装备设计高度融合的系统级、嵌入式在线边界扫描测试系统设计与应用。特别针对大规模复杂机载电子系统，机架背板走线复杂，设计改动困难，如何在系统设计更改最小的前提下实现边界扫描测试功能，是业界需要解决的难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述问题，提供一种兼容性好，可同时接入多个数字芯片或多个边界扫描测试链，支持多扫描链接入的嵌入式边界扫描控制器，以解决系统外场故障诊断定位难题。
[0006]本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到。一种嵌入式边界扫描控制器，包括：设置在综合化模块机箱中，通过CAN总线与远端测模块进行通信的边界扫描JTAG控制器，集成在目标板上的FLASH存储器，其特征在于：边界扫描控制器JTAG集成在模块板卡内，并含有嵌入在逻辑部电路中的GTX收发器和高速通道的Zynq芯片，Zynq芯片中，处理器系统PS和可编程序逻辑控制器PL之间提供的m个双向读写的通信端口，运行在Zynq芯片PS上的嵌入式边界扫描测试软件，在Zynq芯片PL上实现测试向量管理、控制器局域网络CAN、执行边界扫描测试和JTAG桥交换功能，通过UART边界扫描链IOLSPO
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6与测试时钟TCK型电控接触器/测试数据TMS/测试数据输入和输出TDO/测试复位TRST交互数据的被测电路单元0
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被测电路单元6，边界扫描测试软件生成并行模式和控制序列和动态分配串行模式，通过千兆以太网LVCMOS25接口和LVCMOS33对外接口，调试异步收发传输器UART、远端测模块，以及通过CAN总线与系统主控模块多扫描链接入进行通信的被测模块1、被测模块2被测模块3，
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，n个被测模块，实现边界扫描测试。
[0007]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用设置在综合化模块机箱中的被测模块/板卡，被集成在被测模块/板卡上的边界扫描控制器，实现对模块板卡的边界扫描测试控制与处理功能，达到在线深度检测航电系统数字模块硬件电路完好性，精确定位模块故障到芯片开路、短路、虚焊等缺陷的目的。
[0008]这种基于可集成在模块板卡内部被测模块/板卡分布式架，可兼容原有的BIT设计，不需要对机架背板进行硬件设计改动，被测模块/子板之间独立性好，嵌入式系统集成简单，兼容性好。
[0009]本专利技术采用含有嵌入在逻辑部分里的GTX收发器和高速通道的Zynq芯片及配套的双倍速率同步动态随机存储器通信DDR3、FLASH插件、基于IP的通用数据传输平台GTP的差分晶振等外围器件组成硬件电路，实现内部各组件的互联互通，可实现对数字芯片及其外围器件开路、短路、虚焊等故障的检测和精确定位，测试范围与诊断精度远高于传统BIT测试手段。
[0010]本专利技术通过千兆以太网、调试通用异步收发传输器UART、输入标准LVCMOS25接口和LVCMOS33接口对外接口CAN总线连接远端测模块，以及通过CAN总线与系统主控模块进行通信的被测模块1、被测模块2被测模块3，
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，n个被测模块；可同时接入多个数字芯片或多个边界扫描测试链，可部署性好，不需要在被测模块/子板在芯片间进行JTAG链的串接，不影响模块原有的JTAG仿真调试功能。
[0011]本专利技术每个被测模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式边界扫描控制器，包括：设置在综合化模块机箱中，通过CAN总线与远端测模块进行通信的边界扫描JTAG控制器，集成在目标板上的FLASH存储器，其特征在于：边界扫描控制器JTAG集成在模块板卡内，并含有嵌入在逻辑部电路中的GTX收发器和高速通道的Zynq芯片，Zynq芯片中，处理器系统PS和可编程序逻辑控制器PL之间提供的m个双向读写的通信端口，运行在Zynq芯片PS上的嵌入式边界扫描测试软件，在Zynq芯片PL上实现测试向量管理、控制器局域网络CAN、执行边界扫描测试和JTAG桥交换功能，通过UART边界扫描链IOLSPO
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6与测试时钟TCK型电控接触器/测试数据TMS/测试数据输入和输出TDO/测试复位TRST交互数据的被测电路单元0
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被测电路单元6，边界扫描测试软件生成并行模式和控制序列和动态分配串行模式，通过千兆以太网LVCMOS25接口和LVCMOS33对外接口，调试异步收发传输器UART、远端测模块，以及通过CAN总线与系统主控模块多扫描链接入进行通信的被测模块1、被测模块2被测模块3，
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，n个被测模块，实现边界扫描测试。2.如权利要求1所述的嵌入式边界扫描控制器，其特征在于：每个被测模块包含连接被测电路单元0
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被测电路单元6的边界扫描控制器，边界扫描控制器提供1
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7条边界扫描测试链的接入功能，在板卡内实现多条边界扫描测试链的逻辑串接，并提供对本模块/板卡边界扫描测试过程控制与测试结果处理功能。3.如权利要求1所述的嵌入式边界扫描控制器，其特征在于：异步收发传输器UART用于异步通信，由串行通信与并行通信间作传输转换，与标准信号幅度变换芯片进行搭配，作为连接外部设备的接口，将传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流，将外部来的串行数据转换为字节，同时接收从输出缓冲器送来的并行数据，以发送时钟的速率把数据逐位移出，即将并行数据转换为串行数据输出，再通过先入先出队列FIFO传送到串行设备，实现全双工传输和接收。4.如权利要求1所述的嵌入式边界扫描控制器，其特征在于：边界扫描控制器对目标板上的FLASH存储器进行编程时，在PC机上运行边界扫描测试软件程序来控制并行接口模拟JTAG时序，并将编程代码运送到SA
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1110的JTAG控制器，利用JTAG的边界扫描单元(BSC)，把编程数据先移入到边界扫描寄存器(BSR)，然后通过JTAG指令面向时序电路的测试生成算法EXTEST按照FLASH芯片的编程时序，将数据通过地址总线和数据总线写入FLASH存储器，实现芯片编程操作，在FLASH内容的写入过程中，程序对2片FLASH同时执行写操作，完成32位编程，在PC机上运行的编程操作程序。5.如权利要求1所述的嵌入式边界扫描控制器，其特征在于：边界扫描控制器执行边界扫描测试，包括：测试时钟TCK信号时钟速率控制1MHz～25MHz可调TCK为TAP的操作提供一个独立的、时钟信号TAP的所有操作都是通过TCK驱动时钟信号驱动，在每一个时钟周期内，每经过一个TCK时钟驱动，边界扫描链从TDO输出一位数据，此时，扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：文佳，马建民，潘皓，任然，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：