一种改进扫描链单元及基于该单元的非并发测试方法技术

一种改进扫描链单元及基于该单元的非并发测试方法，属于片上系统测试领域，本发明专利技术为解决现有基于扫描链的非并发方式的在线测试方法存在对时序的要求比较严格、控制难度大、且无法一次移入多组测试向量的问题。本发明专利技术所述改进扫描链单元用于代替片上系统中的Ｄ触发器，该单元中有两个触发器和两个选择器，第一触发器是构成原电路扫描链的基本单元，实现与原Ｄ触发器相同功能，第二触发器是为进行测试时保存数据而引入的。两个数据选择器通过使能端来控制数据的流向，第一选择器控制第二触发器中的数据是否可以送到第一触发器，第二选择器控制第一触发器的工作状态或扫描状态。此单元可输入多组测试向量连续测试。测试前后不改变电路的运行状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进扫描链单元及基于该单元的非并发的在线测试方法，属于片 上系统测试领域。
技术介绍
系统芯片(System-on-a-Chip，S0C)又称为片上系统，也就是系统级的集成电路， 它可以将原来由多个芯片组成的复杂系统(包括数字电路、模拟电路、信号采集和转换电 路、存储器、MPU、DSP、MPEG等)集成在一个芯片上。随着SOC中故障发现时间的推迟，故障 所造成的经济损失将成指数形式增长，而相比于离线测试，在线测试可以在系统运行的过 程中发现故障，进行处理，因此可以有效地减小由故障造成的经济损失。而且随着工业，军 事以及航天科技的发展，在一些有特殊用途的SOC中，要求测试必须与工作同时进行。从这 一意义上讲，在线测试便于对仪器设备的检测和维护，以减小设备的故障率，降低运营成本 和因故障造成的经济损失。为了更好的应用在线测试的方法，目前已经提出的一些方法有差错控制码与自 校验、重复与比较、在线监督等技术。有一种用于分析当前电路测试理论和技术和测试要求 的在线测试仪，在提高测试效率的同时降低了测试成本。也有人针对FPGA的故障诊断工具 做了相关研究。相对于普通电路，为实现系统测试而增加的部分称为冗余，常见的有时间冗 余，空间冗余和信息冗余。一个电路在实现同等性能时，冗余度越小越好。在线测试分为并发测试和非并发测试。并发测试是在系统正常操作时进行的测 试，而非并发测试是在正常操作被暂时中断时进行的测试。非并发测试时，整个系统处于在 线状态，但并不是其中的每个子系统都在线。选择一个离线的子系统，在可接受的时间花销 下进行测试。区别于组合电路，时序电路的在线测试需要在测试前保存电路中各触发器的状 态，测试结束后恢复原有状态，使系统按照原有状态继续工作。也有人提出了如下一种基于 扫描链的非并发方式的在线测试方法。该方法对电路进行扫描设计，每个扫描单元都与另 一个可扫描的触发器相连，即将引入的各触发器连接成扫描链，在测试开始前同时实现测 试数据的输入与现场保护，在测试结束时同时实现测试数据的输出和现场恢复。其优点在 于，测试向量移入和移出扫描链的过程不影响电路的正常工作，每次测试只需要两个时钟 周期的时间冗余。但其对时序的要求比较严格，控制难度大。此外，电路的测试往往需要连 续移入多组测试向量，而上述方法无法一次移入多组测试向量，每次测试仅能移入一组测 试向量。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有基于扫描链的非并发方式的在线测试方法存在对时 序的要求比较严格、控制难度大、且无法一次移入多组测试向量的问题，提供了一种改进扫 描链单元及基于该单元的非并发测试方法。5本专利技术的所述改进扫描链单元包括第一选择器、第二选择器、第一触发器和第二 触发器，第一选择器的0输入端作为所述改进扫描链单元的功能数据输入端，第一选择器 的1输入端与第二触发器的输出端相连，第一选择器的输出端与第二选择器的1输入端相 连，第二选择器的0输入端作为所述改进扫描链单元的测试单元扫描数据输入端，第二选 择器的输出端与第一触发器的D信号输入端相连，第一触发器的输出端与第二触发器的D 信号输入端相连，第一触发器的输出端同时作为所述改进扫描链单元的功能输出端和所述 改进扫描链单元的扫描数据输出端，第一选择器的使能端输入信号为back，第二选择器的 使能端输入信号为selectin，第二触发器的使能端输入信号keep，并与其内部CLK端连接， 第一触发器的时钟信号输入端输入改进扫描链单元1的时钟信号CLK ；当信号kick = 0, selectin = Ukeep = 0时，扫描链单元处于正常工作状态，当 输入数据为功能数据时，第一触发器的输出端为功能输出端，输出功能数据funout ；当输 入数据为测试向量时，第一触发器的输出端为扫描数据输出端，输出扫描数据scanout ；当信号kick = 0、selectin = 0、keep = 1时，扫描链单元处于保护现场状态， 第一触发器的输出端为扫描数据输出端，第二触发器保持上一时钟周期的输出扫描数据 scanout ；当信号kick = 0,selectin = O.keep = 0时，扫描链单元处于移入或移出测试数 据状态，第一触发器的输出端为扫描数据输出端，第二触发器保持保护现场状态时所存储 的状态数据；当信号kick = Uselectin = Ukeep = 0时，扫描链单元处于恢复现场状态，第 一触发器的输出端输出第二触发器返回的存储数据。基于上述改进扫描链单元的在线测试方法有两种技术方案，第一种方案将改进扫描链单元作为D触发器连接入片上系统的时序逻辑电路中，所述改进扫 描链单元的功能数据输入端作为D触发器的D输入端，所述改进扫描链单元的功能数据输 出端作为D触发器的Q输出端，所有改进扫描链单元首尾依次串联连接形成扫描链，位于扫 描链首端的改进扫描链单元的扫描数据输入端连接测试激励模块的信号输出端，其扫描数 据输出端连接扫描链中下一个改进扫描链单元的扫描数据输入端，位于扫描链尾端的改进 扫描链单元的扫描数据输出端作为该扫描链的扫描数据输出端接测试响应模块的响应信 号输入端；每个改进扫描链单元的相同使能端相连后再分别与控制电路的使能信号输出端 相连，每个改进扫描链单元的时钟信号CLK相连后再与控制电路的时钟信号输出端相连， 片上系统的正常工作状态时的真值为back = 0，selectin = 1，keep = 0，基于改进扫描链单元的在线测试方法包括以下步骤步骤一、改变控制电路的时钟机制，向每个改进扫描链单元的CLK端口发出的时 钟信号由系统工作时钟切换为自身测试时钟；步骤二、改变每个改进扫描链单元的使能端的真值，令back = 0，selectin = 0， keep = 1，使每个改进扫描链单元的第一触发器中的状态数值转移到与其处于同一单元中 的第二触发器中保存，进行现场保护；步骤三、改变每个改进扫描链单元的使能端的真值，令back = 0，selectin = 0， keep = 0，将测试激励模块发出的测试激励信号移入扫描链中；步骤四、由测试激励模块给片上系统的组合逻辑电路输入测试向量，并改变每个改进扫描链单元的使能端的真值，令back = 0，selectin = 1，keep = 0，使片上系统正常 工作若干个周期；步骤五、改变每个改进扫描链单元的使能端的真值，令back = 0，selectin = 0， keep = 0，将测试结果和每个改进扫描链单元的第一触发器中的状态数值移出，并存储至 测试响应模块中，并将存储的测试结果与之前正常工作时的运行状态进行比较，来判定片 上系统的功能是否正常；步骤六、判断测试激励是否输入完毕判断结果为是，执行步骤七；判断结果为否，返回执行步骤三，对下一组测试激励 进行测试；步骤七、改变每个改进扫描链单元的使能端的真值，令back = 1，selectin = 1， keep = 0，，使测试前保存的数据恢复到每个改进扫描链单元的第一触发器中；步骤八、改变每个改进扫描链单元的使能端的真值，令back = 0，selectin = 1， keep = 0，将片上系统的时钟切换回系统工作时钟信号，使片上系统恢复正常工作状态，完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进扫描链单元，其特征在于，所述改进扫描链单元（１）包括第一选择器（１－１）、第二选择器（１－２）、第一触发器（１－３）和第二触发器（１－４），第一选择器（１－１）的０输入端作为所述改进扫描链单元（１）的功能数据输入端，第一选择器（１－１）的１输入端与第二触发器（１－４）的输出端相连，第一选择器（１－１）的输出端与第二选择器（１－２）的１输入端相连，第二选择器（１－２）的０输入端作为所述改进扫描链单元（１）的测试单元扫描数据输入端，第二选择器（１－２）的输出端与第一触发器（１－３）的Ｄ信号输入端相连，第一触发器（１－３）的输出端与第二触发器（１－４）的Ｄ信号输入端相连，第一触发器（１－３）的输出端同时作为所述改进扫描链单元（１）的功能输出端和所述改进扫描链单元（１）的扫描数据输出端，第一选择器（１－１）的使能端输入信号为ｂａｃｋ，第二选择器（１－２）的使能端输入信号为ｓｅｌｅｃｔｉｎ，第二触发器（１－４）的使能端输入信号ｋｅｅｐ，并与其内部ＣＬＫ端连接，第一触发器（１－３）的时钟信号输入端输入改进扫描链单元（１）的时钟信号ＣＬＫ；当信号ｂａｃｋ＝０、ｓｅｌｅｃｔｉｎ＝１、ｋｅｅｐ＝０时，扫描链单元处于正常工作状态，当输入数据为功能数据时，第一触发器（１－３）的输出端为功能输出端，输出功能数据ｆｕｎｏｕｔ；当输入数据为测试向量时，第一触发器（１－３）的输出端为扫描数据输出端，输出扫描数据ｓｃａｎｏｕｔ；当信号ｂａｃｋ＝０、ｓｅｌｅｃｔｉｎ＝０、ｋｅｅｐ＝１时，扫描链单元处于保护现场状态，第一触发器（１－３）的输出端为扫描数据输出端，第二触发器（１－４）保持上一时钟周期的输出扫描数据ｓｃａｎｏｕｔ；当信号ｂａｃｋ＝０、ｓｅｌｅｃｔｉｎ＝０、ｋｅｅｐ＝０时，扫描链单元处于移入或移出测试数据状态，第一触发器（１－３）的输出端为扫描数据输出端，第二触发器（１－４）保持保护现场状态时所存储的状态数据；当信号ｂａｃｋ＝１、ｓｅｌｅｃｔｉｎ＝１、ｋｅｅｐ＝０时，扫描链单元处于恢复现场状态，第一触发器（１－３）的输出端输出第二触发器（１－４）返回的存储数据。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞洋，杨智明，付宁，王帅，乔立岩，彭喜元，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]