基于边界扫描技术的测试系统的研究与应用

论文摘要

边界扫描技术作为一种标准的数字电路测试及可测试性设计方法,它以特有的结构和检测方法克服了复杂数字电路板测试的技术障碍,能大大提高数字电路的可测试性。随着边界扫描芯片在电子设备中的大量应用,开发出实用的边界扫描测试系统,对于提高设备的可测试性、降低维护费用具有重要意义。论文的主要工作是在对边界扫描技术进行深入研究的基础上,设计并实现了基于边界扫描技术的通用测试系统,并将该系统应用到数字电路的故障诊断中。论文首先简述了边界扫描技术的IEEE1149.1标准及其在板级测试中的一些应用,并在此基础上给出了边界扫描测试系统的功能需求和设计方案。然后详细介绍了边界扫描测试卡的设计和边界扫描测试软件的开发。测试卡采用CY7C68013作为USB接口芯片,选择GPIF主控模式实现速度达20MB/s的数据传输接口;采用FPGA实现边界扫描控制器,为测试系统提供最高可达24MHz的可调测试时钟及两条扫描链路。测试软件在Visual C++ 6.0环境下使用面向对象和Access数据库技术开发,可以根据测试算法自动生成测试向量,并完成对数字系统的测试和故障诊断,界面友好,操作方便。最后,使用边界扫描测试系统对一块完成可测性设计的电路板进行了完备性测试、互连测试和簇测试。调试结果表明,边界扫描测试系统符合设计要求,具有测试速度快、即插即用、连接简单可靠等优点。在实际应用中,测试系统能够对电路板的呆滞、开路和短路故障进行有效的检测和诊断,达到了预期的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 边界扫描技术国内外研究现状
• 1.2.1 边界扫描技术的发展和应用
• 1.2.2 边界扫描板级测试系统的研究现状
• 1.3 课题任务和章节安排
• 第二章 边界扫描技术基本理论和方法
• 2.1 边界扫描技术的基本原理
• 2.1.1 边界扫描测试的基本结构
• 2.1.2 测试存取通道及控制器
• 2.1.3 寄存器及指令
• 2.2 基于边界扫描技术的板级测试理论和方法
• 2.2.1 边界扫描测试类型和测试方法
• 2.2.2 边界扫描测试的基本概念
• 2.2.3 常见的互连测试生成算法
• 2.3 本章小结
• 第三章 边界扫描测试系统总体方案
• 3.1 边界扫描测试系统的需求与结构
• 3.1.1 边界扫描测试系统设计需求
• 3.1.2 边界扫描测试系统的总体结构
• 3.1.3 测试系统的工作流程
• 3.2 边界扫描测试卡方案
• 3.2.1 边界扫描控制器的实现方案
• 3.2.2 主机通信接口的设计方案
• 3.2.3 EZ-USB FX2 芯片的特点
• 3.3 边界扫描测试软件总体设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 边界扫描测试卡的设计
• 4.1 测试卡实施方案
• 4.2 边界扫描测试卡硬件电路设计
• 4.2.1 FX2 芯片与FPGA 的物理连接
• 4.2.2 供电电路
• 4.2.3 FPGA 配置电路
• 4.2.4 电平转换电路
• 4.3 边界扫描控制器的FPGA 实现
• 4.3.1 边界扫描控制器设计方案
• 4.3.2 主机接口模块设计
• 4.3.3 TCK 模块设计
• 4.3.4 TDO 模块设计
• 4.3.5 TDI 模块设计
• 4.3.6 TMS 模块设计
• 4.3.7 多路复用模块设计
• 4.4 USB 固件程序设计
• 4.4.1 工作方式的选择
• 4.4.2 固件程序框架
• 4.4.3 固件程序的设计
• 4.4.4 固件程序的加载
• 4.5 本章小结
• 第五章 边界扫描测试软件设计与实现
• 5.1 软件总体结构和界面设计
• 5.1.1 软件总体结构关系与工作流程
• 5.1.2 软件主界面
• 5.2 USB 数据通信模块
• 5.2.1 USB2.0 驱动程序设计
• 5.2.2 测试卡设备类的开发
• 5.3 测试向量生成模块
• 5.3.1 网络表文件分析
• 5.3.2 BSDL 文件分析
• 5.3.3 测试数据生成
• 5.4 测试向量施加模块
• 5.5 故障诊断模块
• 5.6 本章小结
• 第六章 边界扫描测试系统的应用
• 6.1 被测电路板的可测性改造
• 6.1.1 被测电路板简介
• 6.1.2 被测板的可测性改造
• 6.2 边界扫描测试过程
• 6.2.1 测试准备
• 6.2.2 完备性测试
• 6.2.3 互连测试
• 6.2.4 簇测试
• 6.3 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文