Diagnostika počítačů DGP_09 Prof. Ing. Karel Vlček, CSc. Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO.

Prezentace na téma: "Diagnostika počítačů DGP_09 Prof. Ing. Karel Vlček, CSc. Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO."— Transkript prezentace:

1 Diagnostika počítačů DGP_09 Prof. Ing. Karel Vlček, CSc. karel.vlcek@vsb.cz Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO

2 K. Vlček: Diagnostika počítačů2 Co je Boundary-Scan? Boundary-scan test (B-ST) je metoda, která umožňuje úplnou řiditelnost a pozorovatelnost vývodů součástky programovými prostředky Metoda B-ST je schopna nahradit metodu „in- circuit testing“ bez toho, že by bylo použito zařízení nazývané „bed-of-nail“ Zařízení pro testování metodou „in-circuit test“ je eliminováno

3 K. Vlček: Diagnostika počítačů3 Vstupy a výstupy pro B-ST Obrázek ilustruje možnou strukturu pro vstup a výstup vývodů testované jednotky dle JTAG Během testů jsou všechny vstupní signály zachycovány pro analýzu a všechny výstupy jsou nastavovány pro testy okolních součástek

4 K. Vlček: Diagnostika počítačů4 Principy činnosti B-ST Činnost těchto scanovacích buněk je řízena pomocí bloku „Test Access Port (TAP) Controller“ Řadič a registr instrukcí je na obrázku jako „TAP Controller“

5 K. Vlček: Diagnostika počítačů5 TAP controller Blok „TAP controller“ je konečný automat se 16 states, který řídí činnost buněk posuvného registru označovaného „boundary scan register“ Základní operace testovacího hardware jsou řízeny prostřednictvím čtyř pinů: Test Clock (TCK), Test Mode Select (TMS), Test Data In (TDI), and Test Data Out (TDO) Volitelný pátý vývod TRST*, bývá použit jako signál asynchronního nulování TAP controlleru

6 K. Vlček: Diagnostika počítačů6 Instrukce pro programování Činnost TAP controlleru je určována instrukcí – obsahem IR (Instruction Register) tak, aby byly vykonávány testy potřebného typu Standard 1149.1 vyžaduje, aby součástky byly testovány třemi typy instrukcí Instrukce EXTEST Instrukce SAMPLE/PRELOAD Instrukce BYPASS

7 K. Vlček: Diagnostika počítačů7 Jak je B-S Test prováděn? Na testované desce může být více součástek Součástky jsou pak propojeny do jednoho řetězce Součástky v jednom řetězci mají společné ovládání

8 K. Vlček: Diagnostika počítačů8 Uspořádání registrů pro B-ST

9 K. Vlček: Diagnostika počítačů9 Standardizace B-ST Boundary-Scan test je standardizován společně s rozhraním JTAG v IEEE 1149.1

10 K. Vlček: Diagnostika počítačů10 Použití B-ST (1) Odladěním prototypu infrastruktury hardwaru od montážních chyb lze zkontrolovat funkčnost logických bloků Testování propojení paměťových bloků od zkratů a přerušených spojení Programování CPLD a konfiguraci EPROM pamětí obvodů FPGA všech výrobců, přes signálové rozhraní nebo TAP (Test Access Port)

11 K. Vlček: Diagnostika počítačů11 Použití B-ST (2) Testování pomocí konektorů. Přídavné hardwarové moduly DIOS (Digital I/O Scan = digitální skenování vstupů/výstupů) vytváří možnost jednoduše rozšířit testování až na hlavní svorkovnice na kraji desek nebo na libovolné testovací body S moderním boundary-scan řadičem vybaveným interní pamětí lze jednoduše programovat Flash paměti přenosovými rychlostmi až 2 MB/min

12 K. Vlček: Diagnostika počítačů12 Vývoj Boundary-Scan Test S rychlým vývojem zmenšování komponent, integrovaných obvodů a desek plošných spojů (např. technologie SMT), musí držet krok i jejich testovací techniky. Vývody pouzder obvodů a obvody na deskách blíže u sebe, není místo pro fyzické testování pomocí hrotů Procedura in-circuit test komponent pomocí pole hrotů nelze použít

13 K. Vlček: Diagnostika počítačů13 Základní idea B-ST Základní ideou techniky Boundary-scan je právě nahrazení pole hrotů integrovanými elektronickými "piny“ buňkami Ve vývodech jsou implementovány pomocné obvody uvnitř integrovaných obvodů tak, že oddělují jeho logické jádro od fyzických vývodů. Pomocné obvody pracují jako "virtuální" sondy uvnitř součástky

14 K. Vlček: Diagnostika počítačů14 Testování obvodů bez B-ST

15 K. Vlček: Diagnostika počítačů15 Blokové schéma B-ST Obvody B-ST implantované v integrovaném obvodu - buňky s vývody TDI/TDO a řídící logika

16 K. Vlček: Diagnostika počítačů16 Vnitřní test B-ST Příklad použití Boundary-Scan při testování

17 K. Vlček: Diagnostika počítačů17 Testování FPGA Použití B-ST pro testování vnitřní logiky FPGA

18 K. Vlček: Diagnostika počítačů18 Registry pro B-ST

19 K. Vlček: Diagnostika počítačů19 Vývojový diagram činnosti B-ST

20 K. Vlček: Diagnostika počítačů20 BSDL (1) Boundary-Scan Description Language (BSDL) je standardní jazyk pro testování pomocí boundary-scanu, respektující IEEE Standard 1149.1-1990 Je podskupina známého programovacího jazyka VHDL a určený k použití při testování vývojáři, výrobci součástek, ASIC návrháři a ATE výrobci

21 K. Vlček: Diagnostika počítačů21 BSDL (2) Je také určený k specifikování charakteristik, které jsou unikátní pro daný obvod V září 1994 byl uzákoněn IEEE Standard 1149.1b-1994 s většími možnostmi, který je však plně kompatibilní s obvody a deskami využívající standard IEEE 1149.1 a 1149.1b

22 K. Vlček: Diagnostika počítačů22 Další vývoj B-ST Metoda Boundary-Scan Test patří stále mezi rozšířenější a vývody jeho rozhraní jsou použity na velkém množství integrovaných obvodů různých výrobců Neustále se vyvíjejí testovací a vývojové prostředky, jejichž software umožňuje automaticky generovat testovací vektory/data dle zadaných kritérií (např. netlistu) a výsledky přehledně zobrazovat na obrazovce v podobě tabulek nebo i grafického schéma

23 K. Vlček: Diagnostika počítačů23 Literatura Hlavička J.: Diagnostika a spolehlivost, Vydavatelství ČVUT, Praha (1990), ISBN 80-01-01846-6 Musil, V., Vlček, K.: Diagnostika elektronických obvodů, TEMPUS Equator S_JEP-09468-95, ÚMEL, FEI VUT v Brně (1998) Hlavička, J., Kottek, E., Zelený, J.: Diagnostika Elektronických číslicových obvodů, Praha SNTL (1982) Drábek, V.: Spolehlivost a diagnostika, VUT Brno, (1983) Hławiczka, A.: P1149, Warszawa (1993), ISBN 83- 204-1518-7