片上系统的可测试性技术应用研究

论文摘要

航空发动机数控系统正在向更高性能和更高集成度的方向发展,增加了电子控制器核心电路的开发、制造与测试的复杂性。控制器核心电路密度的不断提高,使得传统测试方法难以满足需要。而边界扫描技术作为一种国际通用的测试标准,为提高系统的可测试性提供了一种可行的解决途径,已经成为系统级、板级以及内部测试(BIT)的一种重要技术。本文在分析边界扫描测性技术的基础上,设计了带有边界扫描测试总线接口的测试适配器。重点设计了扫描主控芯片同外部主机的接口电路和测试适配器与上位管理计算机的通讯电路,并进行了测试适配器的软件开发,实现了对被测器件的扫描测试指令加载和测试响应读取。然后在可测性技术思想的指导下,设计了包含控制器核心电路的测试对象。在电路设计中考虑了对不同扫描测试模式的支持,并设计了故障注入电路,用于边界扫描故障检测的验证试验。最后通过边界扫描测试适配器对测试对象进行扫描测试试验,实现了主要扫描指令的加载,验证了基于边界扫描的故障检测性能。此外,利用边界扫描总线对器件管脚进行状态更新,实现了基于边界扫描的故障注入功能。通过验证试验说明了应用边界扫描技术可以较好地解决高集成度控制器核心电路的测试问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 可测试性技术概述
• 1.2 研究背景和意义
• 1.3 边界扫描技术基本原理
• 1.4 论文内容安排
• 第二章 边界扫描测试适配器设计
• 2.1 边界扫描测试适配器设计思想
• 2.2 边界扫描测试适配器的测试总线
• 2.3 边界扫描测试适配器硬件设计
• 2.3.1 电路原理
• 2.3.2 边界扫描测试主控芯片
• 2.3.3 核心模块电路
• 2.3.4 通讯模块电路
• 2.4 硬件抗干扰电路设计
• 2.5 边界扫描测试适配器软件设计
• 2.5.1 eTBC8980 的主要寄存器
• 2.5.2 eTBC8980 离散控制程序设计
• 2.5.3 eTBC8980 连续控制程序设计
• 2.5.4 其它程序设计及实现
• 2.6 边界扫描测试适配器上位机软件设计
• 2.7 小结
• 第三章 验证平台硬件设计
• 3.1 验证平台设计思想
• 3.2 边界扫描芯片的工作说明
• 3.2.1 边界扫描工作方式
• 3.2.2 边界扫描工作模式
• 3.3 验证平台总体设计
• 3.3.1 核心器件选择
• 3.3.2 核心器件的特点
• 3.3.3 边界扫描链路器件选择
• 3.3.4 非边界扫描器件选择
• 3.4 边界扫描器件内部结构
• 3.4.1 TAP 控制器
• 3.4.2 数据寄存器
• 3.4.3 指令寄存器
• 3.5 验证平台硬件设计
• 3.5.1 电路原理
• 3.5.2 核心器件电路
• 3.5.3 外围器件电路
• 3.5.4 扫描测试接口电路
• 3.5.5 通信接口电路
• 3.5.6 电源
• 3.6 故障注入电路设计
• 3.7 小结
• 第四章 验证平台软件设计
• 4.1 验证平台软件特点
• 4.2 片上可编程系统软件设计
• 4.2.1 IP 核的概念
• 4.2.2 Nios II 软核说明
• 4.2.3 片上可编程系统开发流程
• 4.2.4 定制Avalon 总线IP 核
• 4.3 核心器件通讯程序设计
• 4.3.1 核心器件程序设计
• 4.3.2 实现方案改进
• 4.4 基于FPGA 的边界扫描状态机实现
• 4.4.1 FPGA 实现边界扫描状态机
• 4.4.2 功能仿真验证
• 4.5 小结
• 第五章 可测性技术验证试验
• 5.1 边界扫描描述文件介绍
• 5.1.1 FPGA 的BSDL 文件介绍
• 5.1.2 TMS320 F2812 的BSDL 文件介绍
• 5.1.3 BCT8244 的BSDL 文件介绍
• 5.1.4 扫描指令集介绍
• 5.2 离散模式边界扫描测试试验
• 5.3 边界扫描测试试验
• 5.3.1 边界扫描测试原理
• 5.3.2 Bypass 指令旁路试验
• 5.3.3 Sample 指令测试试验
• 5.3.4 Extest 指令测试试验
• 5.4 故障注入试验
• 5.4.1 故障注入原理
• 5.4.2 固定电平控制试验
• 5.5 外部故障检测试验
• 5.5.1 故障检测原理
• 5.5.2 故障检测试验
• 5.6 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录一 边界扫描测试适配器实物照
• 附录二 验证平台实物照