Аппаратное обеспечение системы onTAP фирмы Flynn Systems


PDF версия

В двенадцатой статье цикла «Основы технологии граничного сканирования и тестопригодного проектирования» предлагается обзор аппаратных средств системы onTAP фирмы Flynn Systems, предназначенных для сопряжения с JTAG-тестируемыми ПП и узлами.


…и любой вопрос находит свой ответ.
А. Макаревич

 

В седьмой статье нашего цикла [1] были вкратце рассмотрены основы построения и особенности программного обеспечения системы onTAP американской фирмы Flynn Systems (www.flynn.com ), предназначенной для подготовки и проведения JTAG-тестирования, однако не затрагивались их аппаратные средства, разработанные для сопряжения с тестируемыми ПП и узлами. Поэтому сегодня мы сосредоточимся на рассмотрении аппаратного обеспечения этой весьма популярной системы прогона JTAG-тестов, на базе которой собираются стенды JTAG-тестирования и внутрисхемного программирования и прожига флэш-памяти в лабораторных условиях и на производственных линиях монтажа ПП.
Заметной особенностью аппаратных средств системы onTAP, отличающей их от аппаратных средств аналогичных систем, является удивительная простота и мобильность интерфейса onTAP и, соответственно, его невысокая цена. Аппаратные средства onTAP состоят из следующих трех групп:
– два интерфейсных USB-адаптера FS-9160 и FS-9165, поддерживающие последовательный интерфейс передачи данных USB;
– плата буферизованного расширителя ТАР-портов FS-9180;
– и целый ряд JTAG-кабелей других фирм (Xilinx, Altera, Lattice и т.д.).
Назначение обоих USB-адаптеров, подключаемых между ПК и тестируемой ПП — поддержка рабочих напряжений JTAG-цепочек в диапазоне от 1,8 В до 5 В, повышение нагрузочной способности и помехозащищенности шины JTAG и, как следствие — значительное увеличение допустимого расстояния между тестовым стендом на базе ПК и тестируемой ПП без дополнительных ограничений частоты TCK.
Интерфейсные USB-адаптеры и программное обеспечение onTAP позволяют легко и весьма мобильно, практически без ограничений, расширять количество используемых в тесте JTAG-цепочек, одинаковых или различных. Другими словами, при подготовке JTAG-теста для схемы, содержащей N JTAG-цепочек, необходимо иметь N адаптеров FS-9160 или N/2 адаптеров FS-9165. При использовании платы буферизованного расширителя ТАР-портов FS-9180 число адаптеров может быть существенно сокращено. Аналогичная аппаратная структура (с расширителем FS-9180 или без него) поддерживает также одновременное тестирование N одинаковых ПП, имеющих одну или несколько JTAG-цепочек; такая ситуация часто встречается при тестировании массового производства однотипных ПП.
Наиболее популярный однопортовый адаптер FS-9160 (см. рис. 1) подключается к стандартному USB-порту ПК стандартным USB-кабелем типа А-А, запитываясь от этого порта, а к тестируемой ПП — либо отдельными проводами длиной 6 дюймов, что позволяет обойтись без переходных кабелей при любом несоответствии назначения контактов разъема тестируемой ПП, либо посредством стандартных плоских JTAG-кабелей фирм Xilinx или Altera.

Рис. 1. Однопортовый адаптер FS-9160

Назначение контактов порта плоского кабеля такое же, как в кабеле Xilinx Parallel Cable IV:
– все нечетные контакты (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13) — подключены к земле (GND);
– контакт 2 — опорное напряжение тестируемой платы Vref;
– контакт 4 — сигнал TMS;
– контакт 6 — сигнал TCK;
– контакт 8 — сигнал TDO;
– контакт 10 — сигнал TDI;
– контакт 12 — не используется;
– контакт 14 — сигнал/TRST (не используется в кабеле Xilinx Parallel Cable IV).
Как длина USB-кабеля, так и длина 6-дюймовых проводов может быть удвоена по сравнению со стандартными длинами без ущерба качеству передаваемых JTAG-сигналов.
Подключение к опорному напряжению тестируемой платы Vref позволяет адаптеру FS-9160 автоматически настраивать уровни сигналов соответствующей JTAG-цепочки в диапазоне от 1,8 В до 5 В. Его рабочая частота ТСК может настраиваться в диапазоне от 57 кГц до 6 МГц программируемыми ступенями величиной в 57 кГц. Оба USB-адаптера могут подключаться к запитанной тестируемой ПП без ее выключения.
Высокоскоростной двухпортовый адаптер FS-9165 (см. рис. 2) также подключается к стандартному USB-порту стандартным USB-кабелем типа А-А, запитываясь от этого порта, а к тестируемой ПП — либо двумя наборами отдельных проводов длиной 6 дюймов, либо посредством двух стандартных плоских JTAG-кабелей фирм Xilinx или Altera с назначением контактов порта, описанным выше. Если подключение к опорному напряжению тестируемой платы Vref невозможно или нежелательно, его можно установить при помощи встроенного в адаптер потенциометра, что существенно повышает маневренность тест-инженера при использовании JTAG-цепочек с разными опорными напряжениями в одной ПП.

Рис. 2. Двухпортовый адаптер FS-9165

Рабочая частота ТСК адаптера FS-9165 может варьироваться в диапазоне от 280 кГц до 15 МГц программируемыми ступенями в 300 кГц. При необходимости получить рабочую частоту ТСК выше 15 МГц она может быть увеличена вдвое за один шаг — до 30 МГц. Производительность стенда JTAG-тестирования и прожига флэш-памяти на такой частоте может быть поднята на 30…50% по сравнению с теми же величинами для однопортового адаптера FS-9160, в зависимости от особенностей тестируемой схемы.
Плата буферизованного расширителя ТАР-портов FS-9180 (см. рис. 3) предназначена как для расширения возможностей использования многопортовых конфигураций стенда JTAG-тестирования, так и для обеспечения такого стенда независимыми и индивидуально JTAG-управляемыми двунаправленными сигналами. Коммутация четырех раздельных буферизованных JTAG-портов осуществляется перемычками на расширителе FS-9180, что позволяет включить все четыре порта последовательно, исключить из результирующей цепочки любой из них, а также увеличить число последовательно подключаемых JTAG-портов простым соединением нескольких таких плат. Каждый JTAG-порт может быть подсоединен к расширителю через настраиваемый преобразователь уровня сигналов соответствующей JTAG-цепочки в диапазоне от 1,8 В до 5 В. Расширитель снабжен также фиксированными опорными напряжениями 1,8 В, 2,5 В, 3,3 В и 5 В.

 

Рис. 3. Плата буферизованного расширителя ТАР-портов FS-9180

Использование расширителя FS-9180 при организации JTAG-тестирования на уровне узлов и систем позволяет строить JTAG-тест взаимных связей для кросс-плат и кабелей, соединяющих отдельные платы системы. Средства программного обеспечения onTAP дают при этом возможность автоматически получить результирующий («склеенный») список связей (netlist) узла или системы из списков связей составляющих их ПП и кросс-плат. При тестировании массового производства однотипных ПП расширитель FS-9180 может быть сконфигурирован для одновременного тестирования нескольких одинаковых ПП, имеющих одну или несколько JTAG-цепочек.
Другой важной особенностью расширителя FS-9180 является поддержание им (аппаратное и программное, посредством интерфейса onTAP) функционирования 196 контактов ввода-вывода (КВВ) общего назначения (GPIO), представляющих собой индивидуально JTAG-управляемые, независимые и двунаправленные однобитные каналы. Такие каналы обычно широко используются для управления отдельными входами ИС или фиксации состояний отдельных выходов ИС тестируемой ПП, позволяя влиять на ее тестопригодность. Классическими примерами применения подобных сигналов являются рассмотренные ранее (cм. рис. 10 [2]) сигналы управления разрешением записи/WE или чтением состояния контакта готовности RDY/BSY при прожиге ИС флэш-памяти.
Широко используемым способом подключения тестируемых ПП к ПК с системой onTAP является соединение параллельного порта компьютера с целым рядом JTAG-кабелей сторонних фирм.
Следует, однако, иметь в виду, что функциональность системы onTAP гарантируется фирмой Flynn Systems только для случаев, когда параллельный порт встроен в компьютер, а не является частью разнообразных адаптеров типа «USB — Параллельный порт» и других. При этом для подключения к ПК с успехом применяются кабели Arm, Lattice, MADS, Universal Scan и Escape Comm. В принципе, возможно и прямое подключение onTAP к параллельному порту ПК, но устойчивость прогона JTAG-тестов при этом не гарантируется, а выполнение таких операций, как прожиг флэш-памяти и тестирование ИС ЗУ, вовсе невозможно.
Весьма популярно подключение к ПК, оборудованному параллельным портом, кабеля Xilinx Parallel Cable IV (см. рис. 4) с 6-дюймовым плоским переходным кабелем. Такая возможность аппаратного сопряжения не требует дополнительных инвестиций, но при ее использовании следует иметь в виду частотные (до 5 МГц) и другие ограничения этого кабеля, так что прогон некоторых JTAG-тестов может быть неустойчив из-за недостаточной скорости обмена данными. Назначение контактов порта плоского кабеля при этом такое же, как и в обоих USB-адаптерах.

Рис. 4. Параллельный JTAG-кабель IV фирмы Xilinx

Другая широко применяемая возможность — подключение кабеля ByteBlaster II фирмы Altera, снабженного переходником в соответствии с назначением контактов этого кабеля:
– контакты 2, 10 — подключены к земле (GND);
– контакт 1 — сигнал TCK;
– контакт 3 — сигнал TDO;
– контакт 4 — опорное напряжение тестируемой платы Vref;
– контакт 5 — сигнал TMS;
– контакт 9 — сигнал TDI;
– контакты 6, 7, 8 — не используются.

 

Продолжение в следующем номере журнала: будут рассмотрены основные типы и характеристики аппаратного обеспечения систем поддержки граничного сканирования ProVision фирмы JTAG Technologies.

Литература
1. Городецкий A., Курилан Л. «Системы поддержки граничного сканирования ProVision и onTAP», часть 7, «Производство электроники» 2008, №3.
2. Городецкий A., Курилан Л. «Тестопригодное проектирование схем для граничного сканирования», часть 5, «Производство электроники» 2008, №1.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *