边界扫描扩展卡

　　MERGE边界扫描扩展卡采用符合IEEE 1149.1边界扫描标准的可测试性设计方案，应用5片XILINX公司的XC95144芯片构建完整的从TDI至TDO的边界扫描链路，其中扫描链路的上游电路及下游电路采用74ACQ244对信号进行缓冲及整形，以增强上游电路的扇出能力，同时整板的边缘连接器采用了牢固可靠、抗腐蚀的欧式Eurocard结构形式的连接器，保证测试信号稳定、可靠。原理图如图 3所示。

　　JTAG-Control-PCI-USB控制器

　　JTAG-Control-PCI-USB控制器是测试系统笔记本记算机与被测试单元(BUT)进行信号控制的主要部件，实现工控机并行控制指令和数据向符合边界扫描测试协议的串行指令和数据的转换。电路采用DSP+CPLD的电路设计模式，DSP芯片采用TI公司的TMS320LF2407A，运行速度可高达40MIPS、具有至少544字的在片双访问存储器DARAM、2K大小的在片单访问存储器SARAM，32K的片内程序存储器FLASH;CPLD选用ALTERA公司的MAX7000S系列的EPM71285，其集成度为600~5000可用门、有32~256个宏单元和36~155个用户自定义I/O引脚、其3.3V的I/O电平与DSP芯片端口电平兼容、并可通过符合工业标准的I/O引脚JTAG接口实现在线编程及调试。JTAG-Control-PCI-USB控制器是PCI/IEEE 1149.1标准的主控单元，当与BS Interface Pod结合使用时，控制IEEE 1149.1标准自适应测试总线及与之相适应的离散信号。同时，该控制器还可控制施加到测试总线上负责JTAG-Control-PCI-USB控制器与BS Interface Pod进行通讯的低电压差分信号(基于TIA /EIA-644及IEEE 1596.3标准)。BS Interface Pod模块

　　BS Interface Pod模块，作为测试输入/输出信号传输的中间级模块，主要实现JTAG-Control-PCI-USB控制器与BUT之间测试通道的扩展和信号的同步与缓存。FPGA(Altera公司，EP20K160EBC365-1)是本电路设计的核心，其功能是将前级JTAG-Control-PCI-USB控制器发出的不同的控制信号转换成UUT测试终端能够识别的TAP控制信号，保证TDI、TCK、TMS、TRST准确施加到UUT的测试端，同时将采集到的TDO信号返回给测试前端控制模块。74LVC125(Buffer)则用来完成信号暂存，输出级的74LVC125还可增强信号的扇出能力。整个BS Interface Pod模块采用抗EMI(电磁干扰)屏蔽封装，前面板预留4个20Pin的JTAG控制端口，另外设计了一个电源指示灯，用于上电确认。

　　测试系统软件设计

　　系统软件在Windows XP环境下采用Visual C++6.0及National Instruments公司的LabWindows 6.0集成开发环境完成。Visual C++ 6.0能够提供丰富的Windows程序开发功能，灵活性强、编程效率高;LabWindows 6.0提供了多种接口协议、丰富的控件及仪器驱动程序，其支持虚拟仪器技术的特性是其它开发环境无法比拟的，同时它提供了丰富的软件包接口，为软件开发提供了极大的方便。

　　软件设计采取了软件模块化及自顶向下的设计原则，首先根据MERGE原则划分电路模块，将测试程序分割成不同的测试模块，其次采用宏的方式构建标准的测试模块并优化模块接口，然后将其它待测模块与该模块接口进行有效链接，再分别进行编译及调试，最后一起进行合并构建完整的测试体。在开发过程中，将该软件分为若干模块不但减少了软件的工作量，而且对于函数的公共部分进行了类的封装，提高了模块的复用性，同时提高了软件本身的可测试性。

　　测试优化

　　为减少ATE在故障诊断中误判的概率，系统采用加权伪随机向量关系生成、插入间隔刷新测试矢量优化测试矢量和测试过程。

　　(1) 加权伪随机测试矢量生成：加权伪随机测试矢量生成能够利用较短的测试码长度(即较短的测试时间)达到较高的测试故障覆盖率。为了缩短测试码并改进故障覆盖率，这种测试矢量生成方式可以调节在输入端产生0或1的概率，有效检测到难检测的故障。在伪随机测试码中，每个输入端产生0或1的概率为50%。

　　(2) 插入式间隔刷新：由于数据线具有一定的电平保持特性，因此对于一组数据总线I/O而言，在BS-Cell处于读状态时(如处于Update状态)，Cell单元的Output Enable Control Cell处于有效状态，测试矢量通过BS-Cell施加至I/O数据总线，如果下一个时钟节拍，BS-Cell处于写状态(如处于Capture状态)，由于数据线的电平保持特性，则有可能在此时间，BS-Cell所Capture回读的数据为上一个时钟节拍的Update数据，造成测试不稳定。解决的办法是在每一次读状态结束后，系统根据读状态的间隔时间，随机产生一组与上一组测试矢量不同的数据，命名为*data，对I/O总线进行间隔刷新。

　　实验结果及分析

　　现以某新型雷达点迹处理数字电路为例进行系统功能验证。整个电路采用DSP+FPGA的设计架构，其主要芯片包括：5片DSP(ADSP21060)、2片FPGA(Atlera Flex EPF10K系列)、8片双口RAM(QFP封装)，其他E2PROM、HC244(SOP封装)、HC245(SOP封装)等。电路设计复杂，芯片多，PCB布局布线密度大，采用ICT、功能测试TPS开发难度大。

　　利用本边界扫描自动测试系统，结合MERGE方法，对上述电路板进行TPS开发实验及故障诊断，测试结果如图4所示。

　　插入模拟故障(U8-6 stuck to 0)，重新仿真：扫描链测试→PASS→B-Scan器件簇测试→PASS→NB-Scan器件簇测试→Failed (Report: Pin(s): U3-25，R26-2，U8-6，R26-1 possible stuck at low，the BS nodes is U31-21(R/W))。

　　上述仿真结果表明，融合MERGE方法所构建的基于边界扫描的板级自动测试系统，自动化程度高，故障隔离准确有效。

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