专利名称：一种基于ieee1149.4的模拟电压监测方法
技术领域：
本发明属于板级电路可测试性设计技术领域，特别涉及一种基于IEEE1149. 4的 模拟电压监测方法。
背景技术：
随着芯片集成度和复杂度的提高，特别是边界扫描技术的出现，“物理探针”正逐 渐被“虚拟探针”所取代。边界扫描机制提供了一种完整的、标准化的可测试性设计方法。 自从边界扫描标准出现以来，市场上支持边界扫描机制的芯片及设计开发软件与日俱增， 其应用越来越广泛。特别是数字电路板中边界扫描技术的使用正日趋成熟。而PCB板中相当多的电路属于数字信号和模拟信号混合的情况，对模拟信号的监 测通常使用增加测试点或使用电路板上边缘连接器上空的I/O引脚将关键信号引出。但是 这种方案将增加较多的连线，而且边缘连接器上空置的I/O引脚有限，当测试点较多时，需 要增加额外的边缘连接器，从而导致PCB板的器件增加。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种模拟电压监测方法，能够在不增加过多连线和器件的 情况下，实现较多测试点的模拟电压检测。该方案是这样实现的一种基于IEEEl 149. 4的模拟电压监测方法，具体如下(1)将符合IEEE1149. 4标准的芯片按照电路板设计的边界扫描链路构建方式接 入电路板的边界扫描链；(2)将电路板中的检测点电压信号连接到所述符合IEEE1149. 4标准的芯片上具 有模拟边界模块ABM的引脚上；(3)将符合IEEE1149. 4标准的芯片的功能引脚AT2连接到边缘连接器的输出端 Π ；(4)电压监测时，设置芯片中当前检测点对应的ABM处于Pl模式，即引脚状态由 ΑΒ2总线监测，其他ABM处于PO模式；设置测试总线接口电路TBIC处于Pl或Ρ3模式，即 将ΑΒ2总线连接到ΑΤ2上；本步骤(4)通过TDI引脚串行输入指令和数据实现，具体包括先加载PRELOAD指令，然后将当前检测点对应的ABM处于Pl模式，其他ABM处于 PO模式；设置测试总线接口电路TBIC处于Pl或P3模式；最后，施加EXTEST指令。(5)通过AT2引脚观测检测点电压。其中，当边界扫描链中接入至少2个符合IEEE1149.4标准的芯片时，可以将 各符合IEEE1149. 4标准的芯片的功能引脚AT2连接到同一输出端口，或者将不同符合 IEEEl 149. 4标准的芯片的功能引脚AT2连接到不同输出端口。有益效果
上述方法中，充分利用了 1149. 4芯片内核开关的优越性，通过“虚拟探针”建立电 路板上多个内部关键点的测试通道，同时仅需将1149. 4芯片的AT2测试引脚连接到电路板 边缘连接器的输出端口，减少了输出端数目，其相当于在电路板上增加了多路转换器。但不 同的是，该方法应用了边界扫描技术，无需多余的辅助电路，由以上所述可以看出，本发明充分利用了 IEEE1149.4芯片内核开关的优越性，仅 需将IEEE1149. 4芯片的AT2测试引脚连接到电路板边缘连接器的输出端口上，即可利用功 能引脚作为“虚拟探针”建立电路板上多个内部测试点的测试通道，减少了输出端口数目， 其相当于在电路板上增加了多路转换器，但是实际并未增加器件。由于无需将测试点逐一 引到电路板边缘连接器，从而减少了 PCB板上的连线。该方法应用了边界扫描技术，无需多 余的辅助电路，在一定程度上降低了测试成本，而边界扫描技术的采用更是提高了电路板 整体的可测性设计水平。此外，本发明未采用专用芯片实现电压监测，而是采用电路板上任意符合 IEEE1149. 4标准的芯片，这些芯片在不进行电压监测的时间段还可以执行自身的功能操 作，而通过选定为监测模式，可实现对电路板关键电压信号的在线监测而不影响电路的正
常工作。


图1为本发明符合IEEE1149. 4标准的芯片串行接入扫描链的示意图。图2为本发明符合IEEE1149. 4标准的芯片并联接入扫描链的示意图。图3为本发明符合IEEEl 149. 4标准的芯片分立接入扫描链的示意图。图4为本发明电压信号测试连接示意图。
具体实施例方式1999年6月，混合信号测试总线标准IEEE 1149. 4得以发布，旨在提供混合信号电 路中发现短路、开路和误装配模拟部件的比较简单的能力。符合IEEE 1149. 4标准的芯片 (以下简称IEEE 1149. 4芯片)具有测试存取数据外部总线、模拟边界模块(ABM)、测试总 线接口电路(TBIC)、控制器以及内部AB1/AB2总线。IEEE 1149. 4芯片具有自身功能，例如 STA400(其内核功能为双二选一或单四选一的模拟通道选择器)等，当选定测试模式时，可 实现某个外部电压信号的监测而不影响电路的正常工作。本发明就是应用边界扫描技术，利用IEEE 1149. 4芯片中的边界扫描单元实现多 点的模拟电压监测功能。下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。第一步，在设计测试连接电路前，先将IEEE 1149. 4芯片按照电路板设计的边界 扫描链路构建方式接入电路板的边界扫描链。图1为两个IEEE 1149. 4芯片串联接入扫描链路的示意图。在这种方式下，TAP 接口(测试存取口)的TDI (测试数据输入)信号端连接芯片Al的TDI引脚，该芯片Al的 TD0(测试数据输出)引脚接芯片A2的TDI引脚，芯片A2的TDO引脚接TAP接口的TDO信 号端。芯片Al和芯片A2的TMS (测试模式选择)、TCK(测试时钟)和TRST (测试复位)引 脚均接入TAP接口的相应信号端。
图2为两个IEEE 1149. 4芯片并联接入扫描链路的示意图。在这种方式下，芯片 Al和芯片A2的TDI引脚均接入TAP接口的TDI信号端，TDO引脚均接入TAP接口的TDO信 号端。芯片Al和芯片A2的TCK和TRST引脚均接入TAP接口的相应信号端，TMS信号分别 控制。图3为两个IEEE 1149. 4芯片分立接入扫描链路的示意图。在这种方式下，芯片 Al和芯片A2的TDI引脚和TDO引脚分别控制，TMS、TCK和TRST引脚的连接方式与图1相同。第二步、将测试点的电压信号连接到IEEE 1149. 4芯片中具有ABM的引脚即芯片 提供的“虚拟探针”上。IEEEl 149. 4芯片中的ABM是一种模拟电路边界扫描单元，它也具有数字电路构成 的移位寄存器、更新寄存器和控制逻辑。移位寄存器和更新寄存器的作用与IEEE1149. 1标 准规定的相同，用来进行数字信号的输入输出。控制逻辑的作用是控制模拟功能引脚上的 概念开关(具体结构参见IEEE1149. 4标准)，它用6个开关实现模拟测点与AB1/AB2总线、 芯片功能内核、参考地电位VG，以及高、低电平(VH和VL)之间的连接。在本发明中，ABM的 任务是主要是将功能引脚上的测试信号送到AB2总线。图4是本实施例电压信号(以电阻分压为例)测试连接示意图。如图4所示，被 测电压信号是V1、V2、V3，它们分别接入1149. 4芯片上具有ABM的引脚，在芯片中那些不具 有ABM的引脚不能用来监测电压。如果被测电压信号不在1149. 4芯片允许的电压监控范 围和允许的工作电流范围内，要先做信号处理再接入“模拟探针”引脚上。第三步、将IEEE1149. 4芯片的功能引脚AT2连接到边缘连接器的空闲输出端口， 供外部测试设备连接使用。IEEEl 149. 4芯片中TBIC单元是另一个实现模拟电路测试的重要组成部分，其逻 辑部分与ABM单元相似，也有移位寄存器、更新寄存器和逻辑控制组成。TBIC含有一个模拟 开关矩阵(结构参见EEEl 149. 4标准)，它用10个开关实现模拟测试端口 AT1、AT2与内部 总线AB1/AB2，以及逻辑电平之间的任意切换，以适应各种测试模式的不同要求。在本发明 中，TBIC的任务是在进行模拟测试时，将AB2总线的信号接到AT2引脚输出。上述第二、三步并没有顺序限制。第四步、上述设置完成后，即可开始电压监测。在电压监测时，设置芯片中当前检 测点对应的ABM处于Pl模式，即由1149. 4标准规定的引脚状态由AB2总线监测，其他ABM 处于PO模式，即引脚状态不由AB2总线监测；设置TBIC处于Pl或P3模式，即实现将AB2 连接到AT2上。其中，ABM和TBIC的设置是通过TDI写入控制字实现的，当ABM的4个寄存器C、 D、Bl和B2被赋值0001时，ABM处于Pl模式，当被赋值0000时，ABM处理PO模式，即ABM 引脚状态不由AB2总线监测。当TBIC的4个寄存器CA、C0、D1、D2被赋值0001或0011时， 实现将AB2连接到AT2，那么从AT2就可以读出当前测试点的电压了。第五步、通过AT2引脚观测被测电压。以图1中电压Vl测试为例，IEEE1149. 4标准芯片采用STA400。这是一种20引脚 的TSSOP封装芯片，其内核功能为双二选一(或单四选一)的模拟通道选择器。模拟信号 的边界扫描功能包含11个ABM单元和1个TBIC单元，因此能够提供11个模拟测试的“虚拟探针”。可执行EXTEST(外测试，即与核心逻辑隔离状态下的测试)、PREL0AD(预加载) 等指令功能。依据STA400的BSDL(边界扫描描述语言)文件，可知其内部指令寄存器为20 位，共48位BSC (边界扫描单元)依次排列构成边界扫描链，用以控制其ABM和TBIC中内 部开关的动作。其中BSCO距TDO最近，距TDI最远。在执行测试时，STA400可先加载PRELOAD指令；再将探测电压Vl的功能引脚处的 ABM模式配置为P1，其他引脚处的ABM模式配置为P0，即引脚状态是由AB2监测、功能引脚 则与STA400核心逻辑隔离。Vl对应的ABM的四位寄存器设置为C = 0，D = 0，B1 = 0，B2 =1，其它被测点对应的ABM的四位寄存器设置为PO状态C = 0，D = 0，Bl = 0，B2 = 0。 TBIC的模式配置为Pl或P3，主要实现将AB2连接到AT2上，TBIC的四位寄存器设置为CA =0，CO = 0，Dl = 0，D2 = 1 或 CA = 0，CO = 0，Dl = 1，D2 = 1，由此形成控制矢量串行 输入到扫描链上；然后施加EXTEST指令控制内部开关动作。上述操作完成后，即可在边缘 连接器的AT2脚观测关键信号的电压值。上述指令和数据均通过TDI引脚串行输入。如果 多个IEEE1149. 4芯片的引脚AT2接入同一个输出端口，则同一时刻，只能多个芯片中只能 有一个ABM处于Pl状态，如果各个IEEE1149. 4芯片的引脚AT2分部接入不同的输出端口， 则同一时刻，每个芯片中都能有一个ABM处于Pl状态。由以上所述可以看出，本发明充分利用了 IEEE1149.4芯片内核开关的优越性，仅 需将IEEE1149. 4芯片的AT2测试引脚连接到电路板边缘连接器的输出端口上，即可利用功 能引脚作为“虚拟探针”建立电路板上多个内部关键点的测试通道，减少了输出端口数目， 其相当于在电路板上增加了多路转换器。但不同的是，该方法应用了边界扫描技术，无需多 余的辅助电路，在一定程度上降低了测试成本，而边界扫描技术的采用更是提高了电路板 整体的可测性设计水平。本发明可广泛应用在模拟、数模混合电路关键电压信号监测的可 测试性设计中。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
权利要求
1.一种基于IEEEl 149. 4的模拟电压监测方法，具体如下(1)将符合IEEE1149.4标准的芯片按照电路板设计的边界扫描链路构建方式接入电 路板的边界扫描链；(2)将电路板中的检测点电压信号连接到所述符合IEEE1149.4标准的芯片上具有模 拟边界模块ABM的引脚上；(3)将符合IEEE1149.4标准的芯片的功能引脚AT2连接到边缘连接器的输出端口；(4)电压监测时，设置芯片中当前检测点对应的ABM处于Pl模式，S卩引脚状态由AB2总 线监测，其他ABM处于PO模式；设置测试总线接口电路TBIC处于Pl或P3模式，即将AB2 总线连接到AT2上；(5)通过AT2引脚观测检测点电压。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当边界扫描链中接入至少2个符合 IEEE1149.4标准的芯片时，将各符合IEEE1149.4标准的芯片的功能引脚AT2连接到同一输 出端口，或者将不同符合IEEE1149.4标准的芯片的功能引脚AT2连接到不同输出端口。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)通过TDI引脚串行输入指令和 数据实现，具体包括先加载PRELOAD指令，然后将当前检测点对应的ABM处于Pl模式，其他ABM处于PO模 式；设置测试总线接口电路TBIC处于Pl或P3模式；最后，施加EXTEST指令。
全文摘要
本发明公开了一种基于IEEE1149.4的模拟电压监测方法，包括将符合IEEE1149.4标准的芯片按照电路板设计的边界扫描链路构建方式接入电路板的边界扫描链；将电路板中的检测点电压信号连接到所述芯片上具有模拟边界模块ABM的引脚上；将芯片的功能引脚AT2连接到边缘连接器的输出端口；电压监测时，设置所述芯片中当前检测点对应的ABM处于P1模式，即引脚状态由AB2总线监测，其他ABM处于P0模式；设置测试总线接口电路TBIC处于P1或P3模式，即将AB2总线连接到AT2上；通过AT2引脚观测检测点电压。使用本发明能够在不增加过多连线和器件的情况下，实现较多测试点的模拟电压检测。
文档编号G01R31/3185GK102129024SQ20101062084
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者安佰岳, 徐鹏程, 杜影, 王石记 申请人:北京航天测控技术开发公司