DSP電路板測試中的邊界掃描技術(shù)

【摘要】針對含DSP電路板的測試與診斷問題，本文提出一種利用邊界掃描技術(shù)和傳統(tǒng)的外部輸入矢量測試相結(jié)合的方法，對含DSP電路板中的邊界掃描器件的器件及非邊界掃描器件進行了測試。較大的改善了含DSP電路板的測試覆蓋率和定位精度，具有非常重要的實用價值。

【關(guān)鍵詞】DSP；邊界掃描；測試與診斷

1.引言

在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)中，含DSP電路板應(yīng)用很廣，含DSP電路板通常是以某種DSP芯片為核心，外圍配以雙口RAM（DRAM）和閃存（Flash）等器件。DSP芯片大多支持IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)，并且在電路板中形成了邊界掃描鏈，支持邊界掃描。本文采用邊界掃描技術(shù)與傳統(tǒng)的外部輸入矢量測試方法相結(jié)合，為含DSP電路板的測試與診斷提供了可以借鑒的方法。

2.電路原理簡介及總體測試思想

2.1 電路原理介紹

本文以雷達系統(tǒng)中某含DSP電路板為例對測試方法進行介紹，該電路以AD公司的ADSP-21160M為核心，外加DRAM、Flash、信號匹配轉(zhuǎn)換器組成，F(xiàn)lash為DSP工作提供配置程序，4個DSP之間通過Link口進行數(shù)據(jù)交換，同時DSP的部分?jǐn)?shù)據(jù)線和地址線與DRAM的數(shù)據(jù)線和地址線相連，DSP的Link口通過信號匹配轉(zhuǎn)換器與外部連接器進行數(shù)據(jù)交換。該電路板在電路器件構(gòu)成上使用了集成度較高的器件，芯片封裝采用了PQFP132、PLCC100等多種表貼器件，器件引腳間距極小，采用探筆測試可能破壞電路工藝；并且電路上的DSP芯片不能從電路板上取下，所以采用邊界掃描技術(shù)較為合理。如圖1所示。

圖1 含DSP電路板原理框圖

2.2 測試與診斷分析

對電路中核心器件DSP的資料分析，芯片具有JTAG測試接口，具備邊界掃描測試的條件。但邊界掃描測試不是基于IP內(nèi)核的測試，使用邊界掃描技術(shù)可以對電路測試但無法達到全面的測試與診斷，所以可以利用與傳統(tǒng)的外部輸入矢量測試方法相結(jié)合的方式實現(xiàn)電路的互連以及器件功能的測試，達到故障定位的目的。

2.3 測試系統(tǒng)組成

根據(jù)測試與診斷需求、測試工具以及電路本身的特點，設(shè)計穩(wěn)壓電路、JTAG測試接口轉(zhuǎn)換電路以及加入一片具有邊界掃描功能的芯片（FPGA）構(gòu)成的電路實現(xiàn)了對電路測試所需的資源。

★穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路對測試系統(tǒng)程控電源發(fā)送過來的電壓進行濾波、穩(wěn)壓后提供被測板的工作電壓，保證被測板電源不會因為意外的原因產(chǎn)生突變。

★FPGA電路。該部分電路為被測板提供測試的地址和數(shù)據(jù)信號，測試時使用系統(tǒng)平臺上的邊掃控制器將被測電路板上DSP的測試鏈路的JTAG口與適配板上的FPGA的JTAG口構(gòu)成一個測試鏈路，實現(xiàn)4個DSP之間互連測試、DSP與連接器連線測試、通過對FPGA配置程序?qū)崿F(xiàn)FPGA與DSP間互連線測試。

★JTAG測試接口轉(zhuǎn)接電路。將被測板上的DSP與測試轉(zhuǎn)接板上的FPGA的JTAG接口構(gòu)成一個測試通道，形成一個邊界掃描測試鏈路。如圖2所示。

圖2 JTAG 接口測試鏈路示意圖

3.測試與診斷流程開發(fā)

基于邊界掃描技術(shù)的測試診斷流程開發(fā)主要內(nèi)容包括對邊掃器件鏈路設(shè)計、引腳映射關(guān)系設(shè)置、邊界掃描控制器相關(guān)文檔設(shè)置，以及測試腳本語言的開發(fā)。圖3是該電路板的測試診斷流程圖。

圖3 測試診斷流程圖

★測試鏈路功能測試。實現(xiàn)對邊掃器件構(gòu)成的測試鏈路的連接情況進行測試，以及完成邊掃器件引腳輸入輸出功能是否正常測試，只有在測試鏈路測試通過后才能使用邊界掃描控制器進行后續(xù)測試。

★互連測試。依據(jù)被測板電路原理圖和測試轉(zhuǎn)接板原理圖的網(wǎng)表文件，通過邊界掃描測試軟件實現(xiàn)對被測電路板上的邊掃器件（DSP）、測試轉(zhuǎn)接板上FPGA共五個器件間兩兩互連線的是否出現(xiàn)開路、短路、虛焊等問題的測試。

★Flash測試。被測電路板上的每個Flash的控制使能信號由不同的器件進行控制，在對Flash的測試過程中需要開發(fā)針對各Flash測試與診斷的測試腳本，在測試的過程中完成對故障的分析和定位，開發(fā)的測試腳本能夠定位到器件的具體引腳故障。

★DRAM測試。通過連接器發(fā)送DRAM配置程序的觸發(fā)信號，F(xiàn)PGA產(chǎn)生DRAM的讀寫時序，對DRAM的讀寫功能進行測試，F(xiàn)PGA讀寫的測試結(jié)果進行判讀并生成一定的測試結(jié)果數(shù)據(jù)由連接器采集至測試系統(tǒng)，判斷該部分電路功能是否正常。

按照上述開發(fā)過程實現(xiàn)的測試診斷流程的故障覆蓋率≥83%，故障檢測率約為92%，隔離到3個器件以內(nèi)的故障隔離率≥95%。

4.總結(jié)

通過在測試轉(zhuǎn)接板上放置具有邊界掃描功能的芯片將該芯片與被測板上的邊掃芯片構(gòu)成測試簇，傳統(tǒng)的外部輸入矢量測試彌補了邊掃測試的不足，進而實現(xiàn)了較高的電路測試覆蓋率。

參考文獻

[1]姜巖峰.現(xiàn)代電路集成設(shè)計技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]杜舒明.數(shù)字電路故障診斷的一種實用方法[J].現(xiàn)代雷達，1996，18（6）.

[3]鄧志偉，徐凱，張?zhí)旌?邊界掃描測試技術(shù)在電子控制器測試中的應(yīng)用[J].航空動力學(xué)報，2009（04）.

[4]陳亮，胡善偉，張重雄.邊界掃描技術(shù)及應(yīng)用[J].航空計算技術(shù)，2009（1）.

作者簡介：李正東（1979—），男，安徽金寨人，工程師，主要從事雷達信號處理與自動測試技術(shù)研究。