深入解析SN54BCT8374A與SN74BCT8374A掃描測(cè)試設(shè)備

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，測(cè)試設(shè)備對(duì)于確保電路的可靠性和性能至關(guān)重要。今天我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）的SN54BCT8374A和SN74BCT8374A掃描測(cè)試設(shè)備，這兩款設(shè)備在邊界掃描測(cè)試方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

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產(chǎn)品概述

SN54BCT8374A和SN74BCT8374A是德州儀器SCOPE?可測(cè)試性集成電路家族的成員，它們采用八進(jìn)制邊沿觸發(fā)D型觸發(fā)器，支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990邊界掃描，有助于復(fù)雜電路板組件的測(cè)試。通過(guò)4線測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP）接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試電路的掃描訪問(wèn)。

產(chǎn)品特性

• 功能等效：在正常模式下，這些設(shè)備在功能上等同于’F374和’BCT374八進(jìn)制D型觸發(fā)器。
• 兼容性：與IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990（JTAG）測(cè)試訪問(wèn)端口和邊界掃描架構(gòu)兼容。
• 測(cè)試操作同步：測(cè)試操作與測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP）同步。
• 可選測(cè)試復(fù)位信號(hào)：通過(guò)識(shí)別TMS引腳上的雙高電平電壓（10 V）來(lái)實(shí)現(xiàn)可選的測(cè)試復(fù)位信號(hào)。
• SCOPE?指令集：支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990所需的指令，以及可選的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令，還具備并行簽名分析、偽隨機(jī)模式生成等功能。

封裝選項(xiàng)

產(chǎn)品提供多種封裝選項(xiàng)，包括塑料小外形（DW）封裝、陶瓷芯片載體（FK）、標(biāo)準(zhǔn)塑料（NT）和陶瓷（JT）300 - mil DIP封裝。SN54BCT8374A適用于軍事溫度范圍（ - 55°C至125°C），而SN74BCT8374A適用于商業(yè)溫度范圍（0°C至70°C）。

工作模式

正常模式

在正常模式下，設(shè)備的功能與’F374和’BCT374八進(jìn)制D型觸發(fā)器相同。此時(shí)，測(cè)試電路可以被TAP激活，以對(duì)設(shè)備端子上的數(shù)據(jù)進(jìn)行快照采樣，或者對(duì)邊界測(cè)試單元進(jìn)行自檢。激活TAP不會(huì)影響SCOPE?八進(jìn)制觸發(fā)器的正常功能操作。

測(cè)試模式

在測(cè)試模式下，SCOPE?八進(jìn)制觸發(fā)器的正常操作被禁止，測(cè)試電路被啟用，以觀察和控制設(shè)備的I/O邊界。測(cè)試電路可以執(zhí)行IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990中描述的邊界掃描測(cè)試操作。

測(cè)試架構(gòu)

TAP接口

串行測(cè)試信息通過(guò)符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的4線測(cè)試總線（TAP）傳輸。測(cè)試指令、測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試控制信號(hào)都通過(guò)該串行測(cè)試總線傳遞。TAP控制器監(jiān)控測(cè)試總線上的兩個(gè)信號(hào)：TCK和TMS，并從中提取同步（TCK）和狀態(tài)控制（TMS）信號(hào)，為設(shè)備中的測(cè)試結(jié)構(gòu)生成適當(dāng)?shù)钠峡刂菩盘?hào)。

TAP控制器狀態(tài)圖

TAP控制器是一個(gè)同步有限狀態(tài)機(jī)，提供整個(gè)設(shè)備的測(cè)試控制信號(hào)。其狀態(tài)圖符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990，包含16個(gè)狀態(tài)，其中6個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和10個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)是TAP控制器可以在連續(xù)的TCK周期內(nèi)保持的狀態(tài)。通過(guò)TMS在TCK上升沿的電平，TAP控制器在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

主要狀態(tài)及功能

• Test - Logic - Reset：設(shè)備上電時(shí)處于此狀態(tài)，測(cè)試邏輯被復(fù)位并禁用，設(shè)備執(zhí)行正常邏輯功能。指令寄存器被重置為選擇BYPASS指令的二進(jìn)制值11111111，邊界控制寄存器被重置為選擇PSA測(cè)試操作的二進(jìn)制值10。
• Run - Test/Idle：TAP控制器在執(zhí)行任何測(cè)試操作之前必須經(jīng)過(guò)此狀態(tài)。在該狀態(tài)下，測(cè)試邏輯可以處于活動(dòng)測(cè)試狀態(tài)或空閑狀態(tài)。
• Select - DR - Scan和Select - lR - Scan：這兩個(gè)狀態(tài)用于選擇數(shù)據(jù)寄存器掃描或指令寄存器掃描，本身不執(zhí)行特定功能，TAP控制器在下一個(gè)TCK周期退出這些狀態(tài)。
• Capture - DR：當(dāng)選擇數(shù)據(jù)寄存器掃描時(shí)，TAP控制器必須經(jīng)過(guò)此狀態(tài)。在該狀態(tài)下，選定的數(shù)據(jù)寄存器可以根據(jù)當(dāng)前指令捕獲數(shù)據(jù)值。
• Shift - DR：進(jìn)入此狀態(tài)后，數(shù)據(jù)寄存器被置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，TDO從高阻抗?fàn)顟B(tài)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。在穩(wěn)定的Shift - DR狀態(tài)下，數(shù)據(jù)在每個(gè)TCK周期內(nèi)通過(guò)選定的數(shù)據(jù)寄存器串行移位。
• Exit1 - DR和Exit2 - DR：這兩個(gè)臨時(shí)狀態(tài)用于結(jié)束數(shù)據(jù)寄存器掃描，可以在不重新捕獲數(shù)據(jù)寄存器的情況下返回Shift - DR狀態(tài)。
• Pause - DR：該穩(wěn)定狀態(tài)不執(zhí)行特定功能，TAP控制器可以無(wú)限期停留，用于暫停和恢復(fù)數(shù)據(jù)寄存器掃描操作而不丟失數(shù)據(jù)。
• Update - DR：如果當(dāng)前指令要求用當(dāng)前數(shù)據(jù)更新選定的數(shù)據(jù)寄存器，則在進(jìn)入此狀態(tài)后的TCK下降沿進(jìn)行更新。
• Capture - IR：當(dāng)選擇指令寄存器掃描時(shí)，TAP控制器必須經(jīng)過(guò)此狀態(tài)。在該狀態(tài)下，指令寄存器捕獲其當(dāng)前狀態(tài)值。
• Shift - IR：進(jìn)入此狀態(tài)后，指令寄存器被置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，TDO從高阻抗?fàn)顟B(tài)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。在穩(wěn)定的Shift - IR狀態(tài)下，指令數(shù)據(jù)在每個(gè)TCK周期內(nèi)通過(guò)指令寄存器串行移位。
• Exit1 - IR和Exit2 - IR：這兩個(gè)臨時(shí)狀態(tài)用于結(jié)束指令寄存器掃描，可以在不重新捕獲指令寄存器的情況下返回Shift - IR狀態(tài)。
• Pause - IR：該穩(wěn)定狀態(tài)不執(zhí)行特定功能，TAP控制器可以無(wú)限期停留，用于暫停和恢復(fù)指令寄存器掃描操作而不丟失數(shù)據(jù)。
• Update - IR：進(jìn)入此狀態(tài)后的TCK下降沿，當(dāng)前指令被更新并生效。

寄存器概述

指令寄存器（IR）

指令寄存器為8位長(zhǎng)，用于告訴設(shè)備要執(zhí)行的指令。指令包含操作模式（正常模式或測(cè)試模式）、要執(zhí)行的測(cè)試操作、在數(shù)據(jù)寄存器掃描期間要選擇的三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器之一，以及在Capture - DR期間要捕獲到選定數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)來(lái)源。在Capture - IR期間，IR捕獲二進(jìn)制值10000001，在Update - IR期間，移入IR的值被加載到影子鎖存器中，當(dāng)前指令被更新。

數(shù)據(jù)寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：18位長(zhǎng)，每個(gè)正常功能輸入引腳和輸出引腳都有一個(gè)邊界掃描單元（BSC）。用于存儲(chǔ)要應(yīng)用到芯片內(nèi)部正常邏輯輸入和/或設(shè)備輸出端子的測(cè)試數(shù)據(jù)，以及捕獲芯片內(nèi)部正常邏輯輸出和/或設(shè)備輸入端子的數(shù)據(jù)。
• 邊界控制寄存器（BCR）：2位長(zhǎng)，用于在RUNT指令的上下文中實(shí)現(xiàn)基本SCOPE?指令集未包含的額外測(cè)試操作，如PRPG和PSA。
• 旁路寄存器：1位掃描路徑，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長(zhǎng)度，減少完成測(cè)試操作所需的每個(gè)測(cè)試模式的位數(shù)。

指令操作

邊界掃描

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令，選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，設(shè)備工作在測(cè)試模式。

旁路掃描

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的BYPASS指令，選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，設(shè)備工作在正常模式。

采樣邊界

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令，選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，設(shè)備工作在正常模式。

控制邊界至高阻抗

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1a - 1993的HIGHZ指令，選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，設(shè)備工作在修改后的測(cè)試模式，所有設(shè)備輸出端子置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，輸入端子保持正常工作。

控制邊界至1/0

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1a - 1993的CLAMP指令，選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，設(shè)備工作在測(cè)試模式，將輸入BSC中的數(shù)據(jù)應(yīng)用到芯片內(nèi)部正常邏輯的輸入，將輸出BSC中的數(shù)據(jù)應(yīng)用到設(shè)備輸出端子。

邊界運(yùn)行測(cè)試

選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，設(shè)備工作在測(cè)試模式，在Run - Test/Idle期間執(zhí)行BCR中指定的測(cè)試操作。

邊界讀取

選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間BSR的值保持不變，用于在PSA操作后檢查數(shù)據(jù)。

邊界自檢

選擇BSR進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間所有BSC捕獲其當(dāng)前值的反值，用于驗(yàn)證BSR的移位寄存器和影子鎖存器元素的完整性，設(shè)備工作在正常模式。

邊界切換輸出

選擇旁路寄存器進(jìn)入掃描路徑，在Run - Test/Idle期間，選定輸出BSC的移位寄存器元素中的數(shù)據(jù)在每個(gè)TCK上升沿切換，并在每個(gè)TCK下降沿更新到影子鎖存器并應(yīng)用到設(shè)備輸出端子，選定輸入BSC中的數(shù)據(jù)保持不變并應(yīng)用到芯片內(nèi)部正常邏輯的輸入，設(shè)備工作在測(cè)試模式。

邊界控制寄存器掃描

選擇BCR進(jìn)入掃描路徑，在Capture - DR期間BCR的值保持不變，必須在邊界運(yùn)行測(cè)試操作之前執(zhí)行此操作，以指定要執(zhí)行的測(cè)試操作。

邊界控制寄存器指令

采樣輸入/切換輸出（TOPSIP）

在每個(gè)TCK上升沿，設(shè)備輸入端子上的數(shù)據(jù)被捕獲到輸入BSC的移位寄存器元素中，然后更新到輸入BSC的影子鎖存器并應(yīng)用到芯片內(nèi)部正常邏輯的輸入。輸出BSC的移位寄存器元素中的數(shù)據(jù)在每個(gè)TCK上升沿切換，更新到影子鎖存器并在每個(gè)TCK下降沿應(yīng)用到設(shè)備輸出端子。

偽隨機(jī)模式生成（PRPG）

在每個(gè)TCK上升沿，BSC的移位寄存器元素中生成偽隨機(jī)模式，然后更新到影子鎖存器并在每個(gè)TCK下降沿應(yīng)用到設(shè)備輸出端子，同時(shí)也更新到輸入BSC的影子鎖存器并應(yīng)用到芯片內(nèi)部正常邏輯的輸入。

并行簽名分析（PSA）

在每個(gè)TCK上升沿，設(shè)備輸入端子上的數(shù)據(jù)被壓縮成16位并行簽名，存儲(chǔ)在BSC的移位寄存器元素中，然后更新到輸入BSC的影子鎖存器并應(yīng)用到芯片內(nèi)部正常邏輯的輸入，輸出BSC的影子鎖存器中的數(shù)據(jù)保持不變并應(yīng)用到設(shè)備輸出。

同時(shí)進(jìn)行PSA和PRPG（PSA/PRPG）

在每個(gè)TCK上升沿，設(shè)備輸入端子上的數(shù)據(jù)被壓縮成8位并行簽名，存儲(chǔ)在輸入BSC的移位寄存器元素中，然后更新到輸入BSC的影子鎖存器并應(yīng)用到芯片內(nèi)部正常邏輯的輸入。同時(shí)，在每個(gè)TCK上升沿，輸出BSC的移位寄存器元素中生成8位偽隨機(jī)模式，更新到影子鎖存器并在每個(gè)TCK下降沿應(yīng)用到設(shè)備輸出端子。

時(shí)序描述

所有測(cè)試操作與TCK同步，TDI、TMS和正常功能輸入的數(shù)據(jù)在TCK上升沿捕獲，TDO和正常功能輸出端子的數(shù)據(jù)在TCK下降沿出現(xiàn)。TAP控制器通過(guò)在TCK下降沿改變TMS的值，然后施加TCK上升沿來(lái)推進(jìn)其狀態(tài)。

電氣特性和參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

包括電源電壓范圍、輸入電壓范圍、輸入鉗位電流、輸出電流、存儲(chǔ)溫度范圍等參數(shù)。需要注意的是，超過(guò)絕對(duì)最大額定值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。

推薦工作條件

針對(duì)SN54BCT8374A和SN74BCT8374A分別給出了電源電壓、高低電平輸入電壓、輸入鉗位電流、輸出電流、工作溫度等參數(shù)的推薦范圍。

電氣特性

在推薦的工作溫度范圍內(nèi)，給出了輸入鉗位電壓、高低電平輸出電壓、輸入電流、輸出電流等參數(shù)的最小值、典型值和最大值。

時(shí)序要求

分別給出了正常模式和測(cè)試模式下的時(shí)鐘頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間、建立時(shí)間、保持時(shí)間、延遲時(shí)間等參數(shù)的要求。

開(kāi)關(guān)特性

在正常模式和測(cè)試模式下，給出了時(shí)鐘頻率、傳播延遲時(shí)間等開(kāi)關(guān)特性參數(shù)。

封裝信息

提供了多種封裝選項(xiàng)的詳細(xì)信息，包括可訂購(gòu)設(shè)備型號(hào)、狀態(tài)、封裝類(lèi)型、引腳數(shù)量、包裝數(shù)量、環(huán)保計(jì)劃、引腳鍍層/球材料、MSL峰值溫度、工作溫度、設(shè)備標(biāo)記等。

通過(guò)對(duì)SN54BCT8374A和SN74BCT8374A掃描測(cè)試設(shè)備的深入了解，我們可以看到它們?cè)谶吔鐠呙铚y(cè)試方面的強(qiáng)大功能和廣泛應(yīng)用。在實(shí)際的電子設(shè)計(jì)中，合理選擇和使用這些設(shè)備可以有效提高電路測(cè)試的效率和準(zhǔn)確性。你在使用類(lèi)似測(cè)試設(shè)備時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。