CN1474272A - 通过jtag对单板进行测试的方法以及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过JTAG对单板进行测试的方法和装置，该方法分析BSDL文件；通过人机接口直观显示芯片管脚状态或者改变芯片管脚状态；判断单板故障所在。该方法几乎不增加任何设计成本，但提高单板诊断正确率，同时降低操作难度，避免盲目更换芯片带来的损失。

Description

通过JTAG对单板进行测试的方法以及设备

技术领域

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种通过JTAG(JointTest Action Group)对单板进行测试的方法和设备。

背景技术

在单板的调测过程中，常常需要对单板硬件进行诊断，以判断是芯片损坏或者是PCB(Printed Circuit Board)故障或者加工故障(短路、虚焊等)。在现有技术中最常用的通过示波器去观察被测芯片的管脚状态。但是，这种方式存在很多缺陷，比如不小心将芯片相连管脚短路损坏芯片，或者芯片管脚很多，很难测量，或者芯片使用BGA(Ball Grid Array)等封装，示波器探头根本无法放到管脚上。如果不知芯片是损坏还是焊接问题，则需要更换芯片，此盲目操作损失很大。

目前很多芯片支持IEEE 1149.1以及相关标准的JTAG功能。IEEE 1149.1目的是完成芯片的互联测试、芯片自身测试、以及在芯片正常操作时获取和修改电路状态。该标准对TAP(Test AccessPort)、测试逻辑结构、TAP控制器、指令寄存器、指令、测试数据寄存器、旁路寄存器、边界扫描寄存器、设备ID寄存器等做了具体规定。通过JTAG可以完成对芯片的测试、对PLD(Programmable Logic Device)的加载以及调试。但是，目前结合JTAG进行芯片测试时需要大型ICT(In-Circuit Test)设备或者ATE(Automatic Test Equipment)支持，成本很高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种通过JTAG来进行单板测试的方法和设备，从而容易地对单板进行诊断调试。

本发明所提供的通过JTAG来进行单板测试的方法和设备可以向用户直观显示相关芯片管脚状态或者通过简单操作改变相关芯片的管脚状态，从而进一步判断单板的芯片故障、PCB故障或加工故障。

因此，本发明可以提高单板诊断正确率，降低操作难度，避免盲目更换芯片带来的损失。另外，本发明还可以降低测试成本。

通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

图1示出根据本发明的测试设备的概略视图。

图2示出被测单板上的JTAG芯片与本发明的信号连接关系。

图3示意性地示出根据本发明被测的单板上的芯片布局。

图4示出根据本发明进行测试的操作流程图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的测试设备的概略视图。

根据本发明，为了对单板2进行测试，单板2上需要有支持JTAG功能的芯片201(下文简称JTAG芯片)，该JTAG芯片201包括一个TAP(Test Access Port)控制器220，该TAP控制器220提供的TAP控制信号包括：

TCK：Test Clock测试时钟(输入)

TDI：Test Data In测试数据输入(输入)

TMS：Test Mode Select测试模式选择(输入)

TDO：Test Data Out测试数据输出(输出)

TRST：Test Reset测试复位(输入)(可选)。

将上述TAP控制信号从位于JTAG芯片上的TAP控制器220中引出，供本发明使用来对被测单板进行测试。

如图1所示，为了对具有JTAG芯片201的单板2进行测试，本发明的测试设备1包括用户输入输出接口101；控制单元105；分析单元110以及单板输入输出接口115。

用户输入输出接口101负责接收用户命令，将用户命令转换为JTAG指令，并将JTAG指令送给控制单元105；或者将控制单元105所返回的信息提供给用户。优选的，用户输入输出接口101直观地向用户显示被测单板的被测芯片的管脚状态。

分析单元110对单板2上的JTAG芯片201的BSDL文件进行分析，得到单板2上的JTAG芯片201的初始BSR等相关信息，并将所得到的信息提供给控制单元105。

BSDL(Boundary Scan Description Language)文件通常由芯片厂家提供。BSR(Boundary Scan Register)是与JTAG芯片201的管脚对应的一组寄存器，通过对BsR进行读，可以将JTAG芯片的管脚状态进行读出显示；通过修改BSR的值，可以改变JTAG芯片的管脚状态。

单板上的JTAG芯片201的BSR等相关信息包括JTAG芯片201的每个单元的(cell)的Cell Number、Cell Type、Function、Safe Value、Control Cell、对应管脚等等的参数信息。

控制单元105负责将JTAG指令借助BSR信息转换成相应的TAP控制信号操作指令流并将操作指令流提供给单板输入输出接口115。进而，本发明的控制单元105还根据用户的要求将从单板所获取的JTAG芯片的最新的BSR信息或者其中所包含的管脚信息交给用户输入输出接口101向用户进行显示；

单板输入输出接口115负责将控制单元105发出的操作指令流转换为相应的TAP控制信号电平。另外，单板输入输出接口115还负责从单板接收JTAG芯片的最新的BSR信息，并将其提供给控制单元105。根据本发明的优选实施方式，通过TDI和TMS向单板送入命令和修改后的BSR信息，通过TDO读出BSR信息。

优选的，被测芯片的输出管脚的状态反映在与其连接的JTAG芯片的输入管脚的状态中。

优选的，本发明的单板输入输出接口115使用并行端口作为测试设备与单板的接口。但是本领域的技术人员将能够理解，可以使用串口、USB、PCI等等其他接口作为单板输入输出接口115。

图2示出了单板2上的JTAG芯片201与本发明的单板输入输出接口115的信号连接关系。

本发明的上述测试设备可以向用户直观显示JTAG芯片管脚状态或者通过简单操作改变JTAG芯片的管脚状态，并进而根据管脚状态进行诊断。

为了说明的方便，图3示意性地示出根据本发明被测的单板2上的芯片布局。如图所示，被测单板2包括一个JTAG芯片，与该芯片连接的其他芯片X和其他器件Y。假设JTAG芯片的管脚A、B、E和其他芯片X的管脚XA、XB、XE相连，芯片的管脚C、D和其他器件X的管脚YC、YD相连。

通过读取JTAG芯片的管脚A、B的状态，或者通过设置JTAG芯片的管脚E的状态，可以进行其他芯片X测试，或者进行JTAG芯片本身乃至于PCB的测试。

图4示出根据本发明进行测试的操作流程图。

该方法包括步骤：

在步骤401，分析被测单板上的JTAG芯片的BSDL文件，得到该芯片的BSR信息等相关信息；

在步骤405，接收用户发出的命令，将用户命令转换为JTAG指令。

在步骤410，判断命令类型。

当是读命令的时候，前进到步骤415，将，根据BSR信息将其相应的JTAG指令转换为TAP控制信号，将TAP控制信号转换为相应的TAP控制信号电平，施加到被测单板上的JTAG芯片上。

在步骤420，从JTAG芯片回读其BSR信息，得到管脚A和B的管脚状态。

在步骤425，将回读的BSR信息或者其中所包含的管脚A和B的管脚状态显示给用户。

通过上述处理，可以容易地读出JTAG芯片的管脚状态，而不需对单板进行任何复杂的操作。因此，根据本发明进行单板管脚状态读取时，能够降低操作难度。

优选的，本发明在用户发送单次读命令时向其提供当前的BSR信息或者其中所包含的JTAG芯片的管脚状态信息，而在用户发送循环读命令，本发明将不断被刷新的BSR信息或者其中所包含的JTAG芯片的管脚状态信息提供给用户，以便用户长时间观察管脚状态。

优选的，本发明的测试方法将芯片的管脚状态以图示的方式直观地显示给用户。

当得到JTAG芯片的管脚状态之后，可以采用常规的判断单板故障的手段通过对所读取的管脚状态进行分析比较以进行单板诊断。

优选的，本发明进一步将所回读的管脚状态与其预定的参照值进行比较，采用已有的技术确定被测的单板是否发生故障，以及发生了何种故障。该参照值是例如，当其他芯片X良好，PCB没有故障，并且没有加工故障时，被测芯片X的管脚XA或XB的理论输出状态，或者JTAG芯片的A或B的理论输入状态。

当所回读的管脚状态与其预定的参照值一致时表明被测的芯片X焊接良好且PCB良好。否则说明被测芯片X在某些方面存在故障。

例如如果其他芯片X应该输出0给JTAG芯片的管脚A，而读出的管脚A电平是1，则认为其他芯片X的输出到JTAG芯片的管脚A直接故障；否则芯片1与JTAG芯片的管脚A的PCB连接良好且芯片1和JTAG芯片这两个管脚均焊接良好；如果其他芯片X的输出状态可以改变，则可以让其他芯片X输出的电平变化，如果在JTAG芯片的管脚A的读出的电平同样相应变化，则可以更进一步验证芯片1与JTAG芯片的管脚A的PCB连接良好且芯片1和JTAG芯片这两个管脚均焊接良好。

另外，如果已知其他芯片X的输出管脚XA和/或XB的状态，通过对JTAG芯片的管脚A和/或B的管脚状态进行回读，可以通过对它们的管脚信息进行比较，或者再加上已有技术中的诊断调试方式，来确定管脚之间是否发生了短路，虚焊等故障或者PCB故障等。

根据上述所回读的管脚状态还可以对JTAG芯片或者PCB进行诊断。

例如，如果已知芯片X的管脚XA输出0，管脚XB输出1，并且所读出的JTAG芯片的管脚A和管脚B状态一直相同，而不是正常的0和1。则可以判断JTAG芯片的管脚A和管脚B在某处短路或者PCB发生了短路。

而如果芯片X的管脚A发出0101序列，则通过程序回读出JTAG管脚A状态应该也是0101。而如果管脚A虚焊或者发生PCB断路后，则回读出的管脚A的状态一直不变。因此通过上述比较可以判断出管脚A的虚焊或者发生PCB断路。

因此，本发明可以提高单板诊断正确率，降低操作难度，避免盲目更换芯片带来的损失。

当在步骤410，判断为是写命令的时候，前进到步骤430，根据用户设置修改BSR信息，根据修改后BSR信息将相应的JTAG指令转换为TAP控制信号。

在步骤435，将TAP控制信号转换为相应的TAP控制信号电平，发送给被测单板上的JTAG芯片。

通过将用户设置的状态送到JTAG芯片的管脚E，将管脚E的输出状态改变，从而设置其他芯片X的输入管脚E的状态。

优选的，用户通过用户输入输出接口101选择JTAG芯片的管脚E输出0或者1或者不输出，来设置被测的其他芯片X的输入管脚状态。

本发明的测试方法通过回读BSR或者设置BSR，将JTAG芯片管脚的状态直观显示出来，或者将其某一个输出管脚的输出状态改变，来实现对被测单板的状态读出或者写入。

如果该其他芯片X也支持JTAG功能，则可以采用上面所描述的读取JTAG芯片的输入管脚状态的方法，来向用户直接地显示该其他芯片X的输入管脚XE的状态信息。

对其他器件Y所进行的回读或者设置可以采用同样的方式。

优选的，可以在被测单板上提供一个用于将JTAG芯片上的TAP控制器与根据本发明的单板输入输出接口通过电缆进行连接的插座，以提高连接的方便性和灵活性。

优选的，可以在测试设备中添加一个诊断单元，该诊断单元与控制单元相连，按照已有的测试方法，根据将所读取的JTAG芯片的管脚状态，判断单板是否有故障。并通过用户输入输出接口向用户显示其诊断结果。

虽然在上面的描述中以对JTAG芯片以及与其直接相连的其他芯片或其他器件为例进行的描述，但是本领域的技术人员将能够理解，对于与JTAG芯片间接相连的芯片或者其他器件，例如通过具有简单的输入输出功能的器件与JTAG芯片相连的芯片或者其他器件，也同样能够通过对JTAG芯片进行管脚状态回读或者设置来进行诊断调试。另外，当具有JTAG功能的芯片相互关联很多的时候，也可以将它们作为一个逻辑上的具有JTAG功能的功能部件，通过对其中的一个JTAG芯片进行管脚状态回读或者设置对其进行诊断调试。

本发明的测试设备中的控制单元，用户输入输出接口，分析单元以及诊断单元可以用软件的形式在PC、工作站等上实现。单板输入输出接口可以用简单的并口来实现。因此，与已有技术相比，本发明能够降低测试成本。

应该注意的是，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，并不构成对本发明的限制。

另外，上述各操作过程可以以存储在各种介质中的计算机可以执行的程序的方式实现。这些介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质。

虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是对于本领域的技术人员来说，仍可以对上述实施方式作出各种修改和变更而不改变本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种通过JTAG对单板进行测试的方法，该单板包括一个JTAG芯片以及与其相关的一个或多个其他芯片，其特征在于，该方法包括步骤：

通过分析该JTAG芯片的BSDL文件，得到包含该JTAG芯片的BSR信息的相关信息；

接收用户命令；

根据所得到的BSR信息将该命令转换为TAP控制信号电平，并将其施加到所述JTAG芯片上；

从所述JTAG芯片读取其输入管脚的管脚状态，或者将其输出管脚的输出状态改变；

根据所述读取的管脚状态或者对所述输出管脚所改变的输出状态，对所述单板进行诊断调试。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：

所述接收用户命令的步骤还包括将所述接收的命令转换为JTAG指令的步骤；

所述转换和发送步骤根据所得到的BSR信息将该JTAG指令转换为TAP控制信号电平的步骤。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：

所述诊断调试步骤包括：

将所读取的管脚状态与预定值进行比较，以判断所述单板是否有故障。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：

所述诊断调试步骤包括：

通过对所述JTAG芯片的输出管脚的输出状态进行改变，进而改变与该输出管脚相连的其他芯片的输入状态。

5.一种测试设备，用于通过JTAG对单板进行测试，该单板包括一个JTAG芯片以及与其相关的一个或多个其他芯片，其特征在于，所述测试设备包括：

分析单元，用于对单板上的JTAG芯片的BSDL文件进行分析，得到包含初  BSR信息的相关信息；

用户输入输出接口，用于接收用户命令，将用户命令转换为JTAG指令；

控制单元，用于根据BSR信息将所述JTAG指令转换成TAP控制信号；

单板输入输出接口，用于将所述TAP控制信号转换为TAP控制信号电平，并将所述电平施加到所述JTAG芯片上，以从所述JTAG芯片读取其输入管脚的管脚状态，或者将其输出管脚的输出状态改变。

6.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于：

所述测试设备还包括诊断单元，用于根据所读取的JTAG的管脚状态，判断单板是否有故障。

7.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于：所述用户输入输出接口向用户显示所读出的芯片管脚状态。

8.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于：所述单板输入输出接口为并口。

9.根据权利要求8所述的测试设备，其特征在于：在所述单板上还包括一个插座，用于将所述单板输入输出接口与所述JTAG芯片进行连接。

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