深入解析SN54ABT8646和SN74ABT8646掃描測試設(shè)備

在電子設(shè)計領(lǐng)域，測試設(shè)備對于確保電路的可靠性和性能至關(guān)重要。今天我們要深入探討的是德州儀器（Texas Instruments）的SN54ABT8646和SN74ABT8646掃描測試設(shè)備，它們在電路測試和調(diào)試中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

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產(chǎn)品概述

SN54ABT8646和SN74ABT8646是德州儀器SCOPETM可測試性集成電路家族的成員，兼容IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990（JTAG）測試訪問端口和邊界掃描架構(gòu)。這兩款設(shè)備在正常功能模式下與'F646和'ABT646功能等效，并且具備豐富的測試功能，能夠幫助工程師更高效地進(jìn)行電路測試和故障查找。

特點與優(yōu)勢

• 支持IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)：符合該標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能，方便進(jìn)行復(fù)雜電路板組件的測試。
• 多種測試指令：支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)要求的指令，還包括可選的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令，提供了更靈活的測試方式。
• 并行簽名分析和偽隨機(jī)模式生成：可以對輸入進(jìn)行并行簽名分析，并從輸出生成偽隨機(jī)模式，有助于檢測電路中的故障。
• 低功耗設(shè)計：采用先進(jìn)的EPIC - IIB BICMOS設(shè)計，顯著降低了功耗。
• 多種封裝選項：包括塑料小外形（DW）、收縮小外形（DL）封裝、陶瓷芯片載體（FK）和標(biāo)準(zhǔn)陶瓷DIP（JT）封裝，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

功能原理

正常模式功能

在正常模式下，SN54ABT8646和SN74ABT8646作為八進(jìn)制總線收發(fā)器和寄存器工作。收發(fā)器功能由輸出使能（OE）和方向（DIR）輸入控制。當(dāng)OE為低電平時，收發(fā)器激活，根據(jù)DIR的高低電平?jīng)Q定數(shù)據(jù)傳輸方向（A到B或B到A）；當(dāng)OE為高電平時，A和B輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，有效隔離兩條總線。

數(shù)據(jù)流動由時鐘（CLKAB和CLKBA）和選擇（SAB和SBA）輸入控制。數(shù)據(jù)在時鐘信號的上升沿被鎖存到相關(guān)寄存器中，根據(jù)選擇信號的高低電平，可以選擇實時數(shù)據(jù)或存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

測試模式功能

在測試模式下，設(shè)備的正常操作被抑制，測試電路被啟用。通過四個專用測試引腳（TDI、TDO、TMS和TCK）控制測試電路的操作。測試電路可以進(jìn)行邊界掃描測試操作，如并行簽名分析（PSA）和偽隨機(jī)模式生成（PRPG），所有測試和掃描操作都與TAP接口同步。

寄存器概述

指令寄存器（IR）

指令寄存器是一個8位寄存器，用于告訴設(shè)備要執(zhí)行的指令。指令包含操作模式（正常模式或測試模式）、要執(zhí)行的測試操作、在數(shù)據(jù)寄存器掃描期間選擇哪個數(shù)據(jù)寄存器以及在Capture - DR期間捕獲到所選數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)來源等信息。

數(shù)據(jù)寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：40位長，為每個正常功能輸入引腳包含一個邊界掃描單元（BSC），每個正常功能I/O引腳包含兩個BSC（一個用于輸入數(shù)據(jù)，一個用于輸出數(shù)據(jù)），以及每個內(nèi)部解碼的輸出使能信號（OEA和OEB）包含一個BSC。用于存儲要應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入和/或設(shè)備輸出引腳的測試數(shù)據(jù)，以及捕獲芯片內(nèi)部邏輯輸出和/或設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)。
• 邊界控制寄存器（BCR）：11位長，用于在RUNT指令上下文中實現(xiàn)基本SCOPE指令集未包含的額外測試操作，如PRPG、帶輸入掩碼的PSA和二進(jìn)制計數(shù)（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位掃描路徑，可以選擇縮短系統(tǒng)掃描路徑的長度，減少完成測試操作所需的每個測試模式的位數(shù)。

指令操作

邊界掃描

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令。選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，捕獲設(shè)備輸入引腳和芯片內(nèi)部邏輯輸出的數(shù)據(jù)，并將掃描到的輸入和輸出數(shù)據(jù)應(yīng)用到相應(yīng)的位置，設(shè)備處于測試模式。

旁路掃描

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的BYPASS指令。選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間捕獲邏輯0值，設(shè)備處于正常模式。

采樣邊界

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令。選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，捕獲設(shè)備輸入引腳和芯片內(nèi)部邏輯輸出的數(shù)據(jù)，設(shè)備處于正常模式。

控制邊界到高阻抗

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1a - 1993的HIGHZ指令。選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間捕獲邏輯0值，設(shè)備處于修改后的測試模式，所有設(shè)備I/O引腳處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，設(shè)備輸入引腳保持工作，芯片內(nèi)部邏輯正常工作。

控制邊界到1/0

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1a - 1993的CLAMP指令。選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間捕獲邏輯0值，將輸入BSC中的數(shù)據(jù)應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入，將輸出BSC中的數(shù)據(jù)應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳，設(shè)備處于測試模式。

邊界運(yùn)行測試

選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間捕獲邏輯0值，設(shè)備處于測試模式。在Run - Test/Idle狀態(tài)下執(zhí)行BCR中指定的測試操作，包括采樣輸入/切換輸出（TOPSIP）、PRPG、PSA、同時進(jìn)行PSA和PRPG（PSA/PRPG）以及同時進(jìn)行PSA和二進(jìn)制計數(shù)（PSA/COUNT）。

邊界讀取

選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間BSR的值保持不變，該指令對于檢查PSA操作后的數(shù)據(jù)很有用。

邊界自測試

選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間所有BSC捕獲其當(dāng)前值的反值，通過讀取陰影鎖存器的內(nèi)容可以驗證BSR的移位寄存器和陰影鎖存器元素的完整性，設(shè)備處于正常模式。

邊界切換輸出

選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間捕獲邏輯0值。在Run - Test/Idle狀態(tài)下，所選輸出BSC的移位寄存器元素中的數(shù)據(jù)在TCK的每個上升沿切換，更新到陰影鎖存器中，并在TCK的每個下降沿應(yīng)用到相關(guān)設(shè)備輸出引腳。所選輸入BSC中的數(shù)據(jù)保持不變，并應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入，設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)不被捕獲，設(shè)備處于測試模式。

邊界控制寄存器掃描

選擇BCR進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間BCR的值保持不變。在進(jìn)行邊界運(yùn)行測試操作之前，必須執(zhí)行此操作以指定要執(zhí)行的測試操作。

邊界控制寄存器操作

PSA輸入掩碼

BCR的10 - 3位指定要從PSA操作中屏蔽的設(shè)備輸入引腳。當(dāng)對應(yīng)設(shè)備輸入的掩碼位為邏輯1時，該設(shè)備輸入引腳被屏蔽，其狀態(tài)被忽略，對生成的簽名沒有影響；當(dāng)掩碼位為邏輯0時，該設(shè)備輸入不被屏蔽。

采樣輸入/切換輸出（TOPSIP）

在TCK的每個上升沿，所選設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)被捕獲到所選BSC的移位寄存器元素中，更新到所選輸入BSC的陰影鎖存器中，并應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入。所選輸出BSC的移位寄存器元素中的數(shù)據(jù)在TCK的每個上升沿切換，更新到陰影鎖存器中，并在TCK的每個下降沿應(yīng)用到相關(guān)設(shè)備輸出引腳。

偽隨機(jī)模式生成（PRPG）

在TCK的每個上升沿，在所選BSC的移位寄存器元素中生成偽隨機(jī)模式，更新到陰影鎖存器中，并在TCK的每個下降沿應(yīng)用到相關(guān)設(shè)備輸出引腳。該數(shù)據(jù)也更新到所選輸入BSC的陰影鎖存器中，并應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入。在執(zhí)行此操作之前，應(yīng)將初始種子值掃描到BSR中，全零種子值不會產(chǎn)生額外的模式。

并行簽名分析（PSA）

在TCK的每個上升沿，所選設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)被壓縮成16位并行簽名，存儲在所選BSC的移位寄存器元素中，更新到所選輸入BSC的陰影鎖存器中，并應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入。所選輸出BSC的陰影鎖存器中的數(shù)據(jù)保持不變，并應(yīng)用到設(shè)備輸出。在執(zhí)行此操作之前，應(yīng)將初始種子值掃描到BSR中。

同時進(jìn)行PSA和PRPG（PSA/PRPG）

在TCK的每個上升沿，所選設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)被壓縮成8位并行簽名，存儲在所選輸入BSC的移位寄存器元素中，更新到所選輸入BSC的陰影鎖存器中，并應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入。同時，在所選輸出BSC的移位寄存器元素中生成8位偽隨機(jī)模式，更新到陰影鎖存器中，并在TCK的每個下降沿應(yīng)用到相關(guān)設(shè)備輸出引腳。在執(zhí)行此操作之前，應(yīng)將初始種子值掃描到BSR中，全零種子值不會產(chǎn)生額外的模式。

同時進(jìn)行PSA和二進(jìn)制計數(shù)（PSA/COUNT）

在TCK的每個上升沿，所選設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)被壓縮成8位并行簽名，存儲在所選輸入BSC的移位寄存器元素中，更新到所選輸入BSC的陰影鎖存器中，并應(yīng)用到芯片內(nèi)部邏輯輸入。同時，在所選輸出BSC的移位寄存器元素中生成8位二進(jìn)制計數(shù)模式，更新到陰影鎖存器中，并在TCK的每個下降沿應(yīng)用到相關(guān)設(shè)備輸出引腳。此外，相反輸出BSC的移位寄存器元素對所選輸出BSC的進(jìn)位進(jìn)行計數(shù)，將計數(shù)擴(kuò)展到16位。在執(zhí)行此操作之前，應(yīng)將初始種子值掃描到BSR中。

時序描述

所有測試操作都與TCK同步。TDI、TMS和正常功能輸入的數(shù)據(jù)在TCK的上升沿被捕獲，TDO和正常功能輸出引腳的數(shù)據(jù)在TCK的下降沿出現(xiàn)。TAP控制器通過在TCK的下降沿改變TMS的值，然后施加TCK的上升沿來推進(jìn)其狀態(tài)。

電氣特性和參數(shù)

絕對最大額定值

給出了輸入電壓范圍、存儲溫度范圍等參數(shù)，超出這些額定值可能會對設(shè)備造成永久性損壞。

推薦工作條件

包括電源電壓、高低電平輸入電壓、輸入電壓、輸出電流、輸入轉(zhuǎn)換上升或下降速率以及工作自由空氣溫度等參數(shù)，不同型號（SN54ABT8646和SN74ABT8646）的工作溫度范圍有所不同。

電氣特性

詳細(xì)列出了各種參數(shù)，如輸入鉗位電壓、輸出高電平電壓、輸出低電平電壓、輸入電流、輸出高阻態(tài)電流、電源電流等，以及不同條件下的最小值、典型值和最大值。

時序要求

分別給出了正常模式和測試模式下的時鐘頻率、脈沖持續(xù)時間、建立時間、保持時間、延遲時間和上升時間等參數(shù)。

開關(guān)特性

包括正常模式和測試模式下的最大時鐘頻率、傳輸延遲時間、上升時間、下降時間等參數(shù)。

封裝信息

提供了多種封裝選項，包括LCCC（FK）、CDIP（JT）、SSOP（DL）和SOIC（DW）等，不同封裝的引腳數(shù)量、包裝數(shù)量、環(huán)保計劃、引腳鍍層/球材料、MSL峰值溫度、工作溫度和設(shè)備標(biāo)記等信息也有所不同。

總結(jié)

SN54ABT8646和SN74ABT8646掃描測試設(shè)備憑借其豐富的功能和靈活的測試方式，為電子工程師提供了強(qiáng)大的工具，能夠有效地進(jìn)行電路測試和調(diào)試。在實際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的封裝和測試指令，以確保電路的可靠性和性能。你在使用這類測試設(shè)備時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。