SN54LVT8986/SN74LVT8986：3.3-V可尋址掃描端口的JTAG TAP收發(fā)器深度解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，測試與驗(yàn)證是確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而JTAG（IEEE Std 1149.1）技術(shù)作為一種廣泛應(yīng)用的邊界掃描測試標(biāo)準(zhǔn)，為電路板和系統(tǒng)級的測試提供了強(qiáng)大的支持。今天，我們就來深入探討德州儀器（TI）推出的SN54LVT8986和SN74LVT8986這兩款3.3-V可尋址掃描端口的多節(jié)點(diǎn)可尋址JTAG TAP收發(fā)器。

文件下載：SN74LVT8986GGV.pdf

一、產(chǎn)品概述

SN54LVT8986和SN74LVT8986屬于TI的JTAG掃描支持產(chǎn)品系列，主要用于將掃描訪問從板級擴(kuò)展到更高的系統(tǒng)集成級別。它們具備三個與IEEE Std 1149.1兼容的可配置二級掃描路徑，并可將其連接到一個主掃描路徑。多個設(shè)備還能進(jìn)行級聯(lián)，最多可將24條二級掃描路徑連接到一條主掃描路徑。

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 系統(tǒng)級掃描擴(kuò)展：能夠有效延伸掃描訪問范圍，實(shí)現(xiàn)從板級到系統(tǒng)級的無縫過渡，為復(fù)雜系統(tǒng)的測試提供便利。
2. 多路徑配置：三個二級掃描路徑的設(shè)計，增加了測試的靈活性和可擴(kuò)展性，可滿足不同應(yīng)用場景的需求。
3. 級聯(lián)功能：支持多個設(shè)備級聯(lián)，大大提高了可測試節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，適用于大規(guī)模系統(tǒng)的測試。
4. 協(xié)議兼容性：采用簡單的鏈接影子協(xié)議，可將主測試訪問端口（TAP）連接到二級TAP，并用于對二級掃描路徑進(jìn)行尋址和配置。同時，LASP（8986）和ASP（8996）可在同一背板上使用類似的影子協(xié)議進(jìn)行配置。
5. 高驅(qū)動輸出：具備高驅(qū)動輸出能力（–32 mA IOH，64 mA IOL），能夠支持背板接口和高扇出應(yīng)用，確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
6. 電壓容忍度：在3.3 V供電時，主TAP和二級TAP均能完全耐受5 V電壓，可與5 V和/或3.3 V的主機(jī)和目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行接口。
7. 封裝選擇豐富：提供塑料BGA（GGV）、LQFP（PM）和陶瓷四方扁平（HV）等多種封裝形式，方便不同應(yīng)用場景的選擇。

二、產(chǎn)品詳細(xì)描述

基本結(jié)構(gòu)與功能

該產(chǎn)品由一個主TAP和三個二級TAP組成。主TAP用于與背板上的IEEE Std 1149.1串行總線信號（PTDI、PTMS、PTCK、PTDO、PRTST）進(jìn)行接口，而每個二級TAP則用于與板級的IEEE Std 1149.1串行總線信號（STDIx、STMS、STCK、STDOx、STRST）進(jìn)行接口。從概念上講，它就像一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備，可將一組主TAP信號連接到一組二級TAP信號，同時為這兩個接口提供所需的信號緩沖。

地址與位置識別

通過地址（A9 - A0）輸入來識別LASP，而位置（P2 - P0）輸入則用于在多個LASP級聯(lián)時識別其在級聯(lián)鏈中的位置。最多可級聯(lián)8個LASP，以實(shí)現(xiàn)將最多24條二級掃描路徑連接到1條主掃描路徑的功能。

主 - 二級連接配置

主 - 二級連接主要基于鏈接影子協(xié)議，該協(xié)議在PTDI和PTDO上分別接收和確認(rèn)。協(xié)議可在除Shift - DR或Shift - IR之外的任何穩(wěn)定TAP狀態(tài)下發(fā)生，其核心是接收/傳輸?shù)刂?、定位LASP在級聯(lián)鏈中的位置，并通過串行位對信號方案配置二級TAP。當(dāng)在PTDI上串行接收的地址和位置位分別與并行地址（A9 - A0）輸入和位置（P2 - P0）輸入匹配時，二級TAP將根據(jù)鏈接影子協(xié)議期間接收到的配置位進(jìn)行配置，然后LASP會串行重新傳輸整個鏈接影子協(xié)議作為確認(rèn)，并進(jìn)入連接（ON）狀態(tài)。若接收的地址或位置不匹配，則LASP立即進(jìn)入斷開（OFF）狀態(tài)，且不進(jìn)行確認(rèn)。

此外，還可通過在旁路（BYP5）輸入上施加低電平來選擇主 - 二級連接。其余的旁路（BYP4 - BYP0）輸入用于配置二級TAP。這種旁路操作與PTCK異步，且獨(dú)立于PTRST和/或上電復(fù)位，在板級測試環(huán)境中非常實(shí)用。

特殊地址功能

LASP還支持三個全局可接收的專用地址：

1. 斷開地址（DSA）：當(dāng)接收到DSA時，LASP會像接收到不匹配地址一樣斷開連接，確保至少有一個地址可用于斷開所有接收的LASP。
2. 復(fù)位地址（RSA）：接收到RSA會使LASP進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。
3. 測試同步地址（TSA）：在Pause - DR或Pause - IR TAP狀態(tài)下接收到TSA時，LASP會進(jìn)入連接狀態(tài)（MULTICAST），此時PTDO處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，但二級TAP的配置會被維持，以允許多個LASP的二級TAP同時操作，適用于多播TAP狀態(tài)移動、同時測試操作以及對多個相似掃描鏈的公共測試數(shù)據(jù)掃描等場景。

三、功能表解析

文檔中提供了多個功能表，詳細(xì)描述了不同輸入條件下產(chǎn)品的輸出狀態(tài)和配置方式。以下為幾個關(guān)鍵功能表的簡要說明：

1. 功能表1（主 - 二級連接狀態(tài)）：展示了不同旁路輸入（BYP5 - BYP0）和鏈接影子協(xié)議結(jié)果下，主 - 二級的連接狀態(tài)以及CON2 - CON0輸出的狀態(tài)。
2. 功能表2（使用旁路輸入配置二級TAP）：說明了如何使用旁路輸入（BYP5 - BYP0）來配置二級TAP的各個信號，如STMS2 - STMS0、STDI2 - STDI0等。
3. 功能表3（使用鏈接影子協(xié)議配置二級TAP）：根據(jù)鏈接影子協(xié)議中的配置位，詳細(xì)列出了不同位置（單設(shè)備、級聯(lián)鏈中的第一個設(shè)備、中間設(shè)備、最后一個設(shè)備）下二級TAP的配置情況。
4. 功能表4（填充位）：介紹了為減少級聯(lián)多個LASP時的傳播延遲而使用的填充位，以及不同級聯(lián)位置和掃描路徑配置下填充位的數(shù)量和位置。
5. 功能表5 - 8（輸出配置）：分別說明了使用旁路輸入和鏈接影子協(xié)議時，SYx、PY等輸出的配置情況。

四、應(yīng)用信息

應(yīng)用場景

在實(shí)際應(yīng)用中，LASP通常用于多個串聯(lián)的IEEE Std 1149.1兼容設(shè)備組中。每個設(shè)備組的LASP會被分配一個唯一的地址（通過輸入A9 - A0）和位置（通過輸入P2 - P0），以便通過單個鏈接影子協(xié)議對每個LASP的二級掃描端口進(jìn)行單獨(dú)配置。每個LASP的主TAP連接到公共（多節(jié)點(diǎn)）TAP信號，而其二級TAP信號則扇出到與之關(guān)聯(lián)的特定鏈接組的IEEE Std 1149.1兼容設(shè)備上。此外，LASP還可以與現(xiàn)有的TI ASP（8996）板共存。

操作流程

通過將LASP連接到四或五線多節(jié)點(diǎn)測試訪問總線（如背板上的總線），可實(shí)現(xiàn)對單個模塊上的掃描鏈進(jìn)行選擇。選擇的掃描鏈可通過多節(jié)點(diǎn)TAP進(jìn)行控制，就像它是系統(tǒng)中唯一的掃描鏈一樣。完成對一個模塊的掃描操作后，可通過相同的方式選擇另一個模塊。最后，可發(fā)出全局地址（DSA或RSA）來取消選擇所有模塊或取消選擇并重置所有模塊的掃描鏈。

局限性與注意事項(xiàng)

使用LASP時，需要注意IEEE 1149.1總線主控器對測試時鐘（TCK）的控制方式。如果使用自由運(yùn)行時鐘，在數(shù)據(jù)掃描期間暫停時，LASP可能無法成功執(zhí)行JTAG測試。因此，建議使用門控時鐘來避免這些問題。

五、架構(gòu)與協(xié)議

架構(gòu)組成

LASP的架構(gòu)主要由鏈接影子協(xié)議接收和發(fā)送模塊、連接控制模塊以及TAP狀態(tài)監(jiān)視器組成。鏈接影子協(xié)議接收和發(fā)送模塊分別負(fù)責(zé)接收選擇協(xié)議和發(fā)送確認(rèn)協(xié)議；連接控制模塊監(jiān)控主TAP狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下啟用影子協(xié)議的接收和確認(rèn)，并根據(jù)協(xié)議結(jié)果或旁路輸入配置二級TAP網(wǎng)絡(luò)；TAP狀態(tài)監(jiān)視器是一個同步有限狀態(tài)機(jī)，用于監(jiān)控主TAP狀態(tài)。

鏈接影子協(xié)議

鏈接影子協(xié)議基于串行位對信號方案，由選擇協(xié)議和確認(rèn)協(xié)議組成。選擇協(xié)議用于從IEEE Std 1149.1總線主控器接收地址、位置和二級TAP配置信息；確認(rèn)協(xié)議則在接收到完整的選擇協(xié)議序列后，若地址和位置匹配，LASP會從PTDO發(fā)送確認(rèn)協(xié)議。

協(xié)議錯誤處理

協(xié)議錯誤分為軟錯誤（SOFT ERROR）和硬錯誤（HARD ERROR）。軟錯誤可被容忍，不會產(chǎn)生特定操作；而硬錯誤會導(dǎo)致消息信息可能被錯誤接收，LASP會進(jìn)入斷開狀態(tài)。此外，接收過長或過短的地址、非6位倍數(shù)的命令等情況也會產(chǎn)生硬錯誤。

六、電氣特性與參數(shù)

絕對最大額定值

文檔給出了產(chǎn)品在不同條件下的絕對最大額定值，如電源電壓范圍（VCC：–0.5至4.6 V）、輸入電壓范圍（VI：–0.7至7 V）、輸出電流等，使用時需確保不超過這些額定值，以免造成設(shè)備永久性損壞。

推薦工作條件

包括電源電壓（SN54LVT8986：2.7至3.6 V，SN74LVT8986：2.7至3.6 V）、高低電平輸入電壓、輸入輸出電流等參數(shù)，在設(shè)計電路時應(yīng)保證產(chǎn)品在推薦工作條件下運(yùn)行，以確保其性能和可靠性。

電氣特性

涵蓋了多種電氣參數(shù)，如輸入鉗位電流、輸出高低電平電壓、輸入輸出電流、靜態(tài)電流等，這些參數(shù)反映了產(chǎn)品在不同工作條件下的電氣性能。

時序要求

規(guī)定了時鐘頻率、脈沖持續(xù)時間、建立時間和保持時間等時序參數(shù)。在設(shè)計過程中，需要嚴(yán)格遵守這些時序要求，以確保LASP的正常工作。

開關(guān)特性

描述了不同輸入信號到輸出信號的傳播延遲、使能和禁用時間等開關(guān)特性參數(shù)，這些參數(shù)對于評估信號傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性非常重要。

七、封裝與應(yīng)用設(shè)計

封裝選擇

提供了多種封裝選項(xiàng)，如塑料BGA（GGV）、LQFP（PM）和陶瓷四方扁平（HV）封裝，用戶可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景和設(shè)計需求進(jìn)行選擇。

應(yīng)用設(shè)計參考

文檔還提供了示例電路板布局、模板設(shè)計等信息，為工程師在實(shí)際設(shè)計過程中提供了參考和指導(dǎo)。同時，還給出了包裝材料信息、托盤尺寸等詳細(xì)內(nèi)容，方便產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用。

八、總結(jié)

SN54LVT8986和SN74LVT8986作為TI的JTAG掃描支持產(chǎn)品，憑借其豐富的功能、靈活的配置和良好的兼容性，為電子工程師在電路板和系統(tǒng)級測試方面提供了強(qiáng)大的解決方案。然而，在使用過程中，需要充分了解其特性、工作原理和參數(shù)要求，嚴(yán)格按照推薦工作條件進(jìn)行設(shè)計，以確保產(chǎn)品的性能和可靠性。同時，對于協(xié)議錯誤和時鐘控制等方面的注意事項(xiàng)，也需要引起足夠的重視，避免出現(xiàn)潛在的問題。希望本文能為電子工程師在使用這兩款產(chǎn)品時提供有益的參考。

大家在使用SN54LVT8986和SN74LVT8986的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。