基于IEEE1149.4的混合边界扫描测试技术研究

论文摘要

随着科技的高速发展,集成电路的微型化,电子设备中大量使用数模混合电路的明显趋势,传统的测试手段已经无法满足电子设备的测试要求,自动测试和故障诊断已经成为产品成功与否的关键因素。混合边界扫描测试方法作为一种新型嵌入式结构的可测试性技术,大大提高了混合信号电路板的可控性和可观性,采用这种测试方法可以明显缩短故障诊断时间,使电子系统的测试难度也大为降低。为此,本文在深入研究混合边界扫描基本理论的基础上,提出并实现了一种基于USB虚拟仪器技术的混合边界扫描控制器,并组建了以其为核心的自动测试系统。本文深入研究了IEEE1149.4混合信号测试总线协议标准及其要点,详细分析了标准中针对混合信号电路测试新增的内容,即模拟边界扫描模块ABM和模拟测试接口电路TBIC。同时,也对相应混合边界扫描的测试指令和测试类型进行了详细地说明,并在此基础上提出混合信号边界扫描控制器的总体设计方案,成功地实现了包括数字边界扫描模块、可程控的电压-电流源模块,以及数据采集模块的硬件电路,同时完成相应的SOC微控制器程序固件和PC主机软件的设计,进而完成对整个混合边界扫描测试系统的开发。为了验证系统的工作效果,本文也分别对典型数字和模拟电路进行了可测性设计,介绍了部分系统运行界面的工作过程,通过示例的形式展示了混合边界扫描测试系统的使用方法和测试结果,从而说明了系统的有效性和实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外的发展现状和发展趋势
• 1.2.1 电子功能模件的自动测试
• 1.2.2 边界扫描技术
• 1.2.3 虚拟仪器和USB 总线技术
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 IEEE1149.4 的要点剖析及系统总体设计
• 2.1 IEEE1149.4 协议标准及要点剖析
• 2.1.1 混合边界扫描测试的基本原理
• 2.1.2 元件的基本结构
• 2.1.3 数字边界扫描模块DBM
• 2.1.4 模拟边界扫描模块ABM
• 2.1.5 测试总线接口电路TBIC
• 2.1.6 模拟边界扫描的指令剖析
• 2.2 混合边界扫描的主要测试形式
• 2.2.1 完备性测试
• 2.2.2 功能测试
• 2.2.3 互连测试
• 2.2.4 簇测试
• 2.3 混合边界扫描测试系统的总体设计
• 2.3.1 数字边界扫描测试的工作过程
• 2.3.2 模拟边界扫描测试的工作过程
• 2.4 本章小结
• 第3章 混合边界扫描控制器的开发
• 3.1 混合边界扫描的功能需求分析
• 3.2 混合边界扫描控制器的总体设计
• 3.3 混合边界扫描控制器功能模块的实施要点
• 3.3.1 SOC核心控制器模块开发
• 3.3.2 数字边界扫描模块开发
• 3.3.3 可程控电压/电流源模块开发
• 3.3.4 模拟信号数据采集模块的开发
• 3.3.5 电源模块开发
• 3.4 本章小结
• 第4章 固件和上层软件开发
• 4.1 主要固件程序模块开发
• 4.1.1 数字边界扫描模块固件开发
• 2C固件开发'>4.1.2 I²C固件开发
• 4.1.3 SPI固件开发
• 4.1.4 三线固件开发
• 4.1.5 A/D固件开发
• 4.2 上层软件设计与开发
• 4.2.1 软件设计思想和结构
• 4.2.2 虚拟仪器面板设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 被测电路的可测性设计和应用示例
• 5.1 数字信号被测电路的可测性设计
• 5.1.1 核心芯片的选用
• 5.1.2 被测电路的构建
• 5.1.3 测试过程和结果
• 5.1.4 在线边界扫描调试仪器的再开发
• 5.2 模拟信号被测电路的可测性设计
• 5.2.1 核心芯片的选用
• 5.2.2 被测电路的可测性构建
• 5.2.3 测试过程和结果
• 5.2.4 STA400 的边界扫描特性分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢