時(shí)序電路的測(cè)試生成

1、自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心1 第十一章第十一章 數(shù)字電路測(cè)試與數(shù)字電路測(cè)試與可測(cè)性設(shè)計(jì)可測(cè)性設(shè)計(jì)數(shù)字電路與數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心2第十一章第十一章 數(shù)字電路測(cè)試數(shù)字電路測(cè)試與可測(cè)性設(shè)計(jì)與可測(cè)性設(shè)計(jì)11.1 數(shù)字電路測(cè)試基本概念數(shù)字電路測(cè)試基本概念11.2 組合電路測(cè)試組合電路測(cè)試11.3 時(shí)序電路測(cè)試時(shí)序電路測(cè)試11.4 數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)11.5 本章小結(jié)本章小結(jié)自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心311.1 數(shù)字電路測(cè)試基本概念數(shù)字電路測(cè)試基本概念 測(cè)試是對(duì)制造出的電路芯片或

2、印制電路板進(jìn)行合測(cè)試是對(duì)制造出的電路芯片或印制電路板進(jìn)行合格評(píng)判的手段，它是保證電路芯片或印制電路板的可格評(píng)判的手段，它是保證電路芯片或印制電路板的可靠性、降低開發(fā)成本的一個(gè)重要而不可缺少的環(huán)節(jié)?？啃?、降低開發(fā)成本的一個(gè)重要而不可缺少的環(huán)節(jié)。 圖圖11.1.1 數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試工作過程框圖數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試工作過程框圖 數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試過程中，檢測(cè)者只能通過對(duì)被測(cè)對(duì)象施加數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試過程中，檢測(cè)者只能通過對(duì)被測(cè)對(duì)象施加輸入（稱為測(cè)試激勵(lì)），根據(jù)輸入信號(hào)導(dǎo)致的輸出結(jié)果（稱輸入（稱為測(cè)試激勵(lì)），根據(jù)輸入信號(hào)導(dǎo)致的輸出結(jié)果（稱為測(cè)試響應(yīng)）判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障。為測(cè)試響應(yīng)）判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子

3、教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心411.1數(shù)字電路測(cè)試基本概念數(shù)字電路測(cè)試基本概念11.1.1故障和故障模型故障和故障模型11.1.2 故障測(cè)試集故障測(cè)試集11.1.3 測(cè)試碼生成測(cè)試碼生成 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心511.1.1故障和故障模型故障和故障模型 數(shù)字系統(tǒng)中，一個(gè)邏輯元件、電路或系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)中，一個(gè)邏輯元件、電路或系統(tǒng)，由于某種原因?qū)е缕洳荒芡瓿蓱?yīng)有邏輯功能，則稱由于某種原因?qū)е缕洳荒芡瓿蓱?yīng)有邏輯功能，則稱該元件、電路或系統(tǒng)發(fā)生該元件、電路或系統(tǒng)發(fā)生失效失效（Failure）。當(dāng)元）。當(dāng)元件、電路或系統(tǒng)芯片發(fā)生物理缺陷，例如導(dǎo)線間不件、電路或系統(tǒng)芯片

4、發(fā)生物理缺陷，例如導(dǎo)線間不應(yīng)有的短路、開路以及接插件間接觸不良等，導(dǎo)致應(yīng)有的短路、開路以及接插件間接觸不良等，導(dǎo)致數(shù)字系統(tǒng)不能完全地按預(yù)定要求進(jìn)行工作，稱該系數(shù)字系統(tǒng)不能完全地按預(yù)定要求進(jìn)行工作，稱該系統(tǒng)發(fā)生統(tǒng)發(fā)生故障故障（Fault）。）。 故障按隨時(shí)間變化的不同表現(xiàn)形式，可分為永故障按隨時(shí)間變化的不同表現(xiàn)形式，可分為永久故障、間歇故障和瞬態(tài)故障。久故障、間歇故障和瞬態(tài)故障。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心6故障模型：故障模型：模型化方式構(gòu)造出故障的典型特點(diǎn)。模型化方式構(gòu)造出故障的典型特點(diǎn)。 故障模型化的基本原則有兩個(gè)：一是故障模故障模型化的基本原則有兩個(gè)：一是故障模型

5、應(yīng)能準(zhǔn)確反映某一類故障對(duì)電路或系統(tǒng)的影響，型應(yīng)能準(zhǔn)確反映某一類故障對(duì)電路或系統(tǒng)的影響，即故障模型除具有典型性和準(zhǔn)確性外，還應(yīng)有全即故障模型除具有典型性和準(zhǔn)確性外，還應(yīng)有全面性。另一個(gè)原則是，故障模型應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，面性。另一個(gè)原則是，故障模型應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，以便于進(jìn)行各種運(yùn)算和處理。以便于進(jìn)行各種運(yùn)算和處理。 數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試中常用的故障模型有固定型故數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試中常用的故障模型有固定型故障、橋接故障、暫態(tài)故障、時(shí)滯故障、轉(zhuǎn)換故障障、橋接故障、暫態(tài)故障、時(shí)滯故障、轉(zhuǎn)換故障等。等。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心711.1.2 故障測(cè)試集故障測(cè)試集圖圖11.1.2 二輸入與非門二輸

6、入與非門測(cè)試碼：測(cè)試碼：能夠測(cè)試故障的激勵(lì)向量的集合。能夠測(cè)試故障的激勵(lì)向量的集合。完全測(cè)試集：完全測(cè)試集：能夠檢測(cè)電路中所有單固定型故障能夠檢測(cè)電路中所有單固定型故障 的測(cè)的測(cè)試集合。試集合。最小檢測(cè)測(cè)試集：最小檢測(cè)測(cè)試集：能夠檢測(cè)電路中所有單固定型故障能夠檢測(cè)電路中所有單固定型故障的最少測(cè)試向量集合的最少測(cè)試向量集合 。表表11.1.1 二輸入與非門的故障真值表二輸入與非門的故障真值表a bffa0fa1fb0fb1ff0ff10 011111010 111011011 011110011 10101001自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心8最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例最小檢

7、測(cè)測(cè)試集的獲取舉例圖圖11.1.3 求故障檢測(cè)集電路舉例求故障檢測(cè)集電路舉例自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心9（1）作單故障輸出的故障真值表）作單故障輸出的故障真值表表表11.1.2 圖圖11.1.3電路的單故障真值表電路的單故障真值表a b cff10f11f20f21f30f31f40f41f50f51f60f61f70f71f80f810 0 0000010000001010010 0 1001010000001010010 1 0110011101111011010 1 1110011101111011011 0 0000000100001010011 0 1101

8、100111011110011 1 0010000001001010011 1 101010000101101001最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心10（2）作代表故障表）作代表故障表表表11.1.3 表表11.1.2的代表故障表的代表故障表a b cff1f2f3f4f5f6f7f8f9f10f110 0 00001000100000 0 10001010100000 1 01101100111100 1 11101100111101 0 00001000010001 0 11011011011101 1 000011000

9、01001 1 1000110100110最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心11（3）作故障檢測(cè)表）作故障檢測(cè)表表表11.1.4 圖圖11.1.3電路的故障檢測(cè)表電路的故障檢測(cè)表a b cff01f02f03f04f05f06f07f08f09f010f0110 0 00001000100000 0 10001010100000 1 01010111000010 1 11010111000011 0 00001000010001 0 11100101100011 1 00001100001001 1 1000110100110最

10、小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心12（4）確定最小故障測(cè)試集）確定最小故障測(cè)試集表表11.1.5 圖圖11.1.3電路的最小檢測(cè)測(cè)試集覆蓋表電路的最小檢測(cè)測(cè)試集覆蓋表a b cf01f02f08f0100 0 100000 1 001001 0 000101 0 110001 1 10001 行消去規(guī)則是：在行消去規(guī)則是：在A、B兩行中，若兩行中，若A行中的行中的1完完全被全被B行包含，則行包含，則A行可消去；行可消去； 列消去規(guī)則是：在列消去規(guī)則是：在A、B兩列中，若兩列中，若A列中的列中的1完完全被全被B列包含，則列包含，則

11、B列可消去。列可消去。 最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例最小檢測(cè)測(cè)試集的獲取舉例自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心1311.1.3 測(cè)試碼生成測(cè)試碼生成常用的單故障電路檢測(cè)中測(cè)試碼的生成方法如下：常用的單故障電路檢測(cè)中測(cè)試碼的生成方法如下： 窮舉測(cè)試碼：窮舉測(cè)試碼：根據(jù)輸入端個(gè)數(shù)，將所有可能的輸入向量都看根據(jù)輸入端個(gè)數(shù)，將所有可能的輸入向量都看成測(cè)試向量，構(gòu)成測(cè)試集。對(duì)組合邏輯電路來說，窮舉測(cè)試碼成測(cè)試向量，構(gòu)成測(cè)試集。對(duì)組合邏輯電路來說，窮舉測(cè)試碼是完備的測(cè)試集，經(jīng)過化簡(jiǎn)可以獲得最小檢測(cè)測(cè)試集。是完備的測(cè)試集，經(jīng)過化簡(jiǎn)可以獲得最小檢測(cè)測(cè)試集。 偽隨機(jī)數(shù)測(cè)試碼：偽隨機(jī)數(shù)測(cè)試碼：產(chǎn)生一

12、些產(chǎn)生一些n位的二進(jìn)制偽隨機(jī)數(shù)作為位的二進(jìn)制偽隨機(jī)數(shù)作為n個(gè)輸個(gè)輸入端電路的測(cè)試向量。這種方法的隨機(jī)性較大，無法確切估計(jì)入端電路的測(cè)試向量。這種方法的隨機(jī)性較大，無法確切估計(jì)測(cè)試的準(zhǔn)確度和時(shí)間。測(cè)試的準(zhǔn)確度和時(shí)間。 測(cè)試生成算法：測(cè)試生成算法：根據(jù)邏輯電路本身的結(jié)構(gòu)用算法自動(dòng)生成測(cè)根據(jù)邏輯電路本身的結(jié)構(gòu)用算法自動(dòng)生成測(cè)試碼，稱為測(cè)試碼自動(dòng)生成試碼，稱為測(cè)試碼自動(dòng)生成(Automatic Test Pattern Generation，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱ATPG)，目前有許多用于測(cè)試生成的算法，例如敏化路徑，目前有許多用于測(cè)試生成的算法，例如敏化路徑法、法、D算法、等效范式法、布爾差分法、臨界通路法等。算

13、法、等效范式法、布爾差分法、臨界通路法等。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心14圖圖11.1.4 測(cè)試碼生成的一般步驟測(cè)試碼生成的一般步驟故障模擬：故障模擬：用計(jì)算機(jī)在特定軟件環(huán)境下，建立一個(gè)模擬用計(jì)算機(jī)在特定軟件環(huán)境下，建立一個(gè)模擬所需設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)邏輯行為的模型，模擬數(shù)字系統(tǒng)在出所需設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)邏輯行為的模型，模擬數(shù)字系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)的邏輯行為，達(dá)到測(cè)試的目的?，F(xiàn)故障時(shí)的邏輯行為，達(dá)到測(cè)試的目的。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心1511.2 組合電路測(cè)試組合電路測(cè)試11.2.1 敏化路徑法敏化路徑法11.2.2 布爾差分法布爾差分法 組合電路的測(cè)試生成

14、方法主要分為兩大類：一類組合電路的測(cè)試生成方法主要分為兩大類：一類是是基于故障傳播路徑基于故障傳播路徑的方法，有敏化路徑法、的方法，有敏化路徑法、D算法、算法、PODEM（Path-Oriented Decision Making）算法、）算法、FAN（Fan out-Oriented）算法等；另一類是）算法等；另一類是基于邏基于邏輯函數(shù)表達(dá)式輯函數(shù)表達(dá)式的方法，最典型的是布爾差分法。的方法，最典型的是布爾差分法。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心161單路徑敏化法單路徑敏化法圖圖11.2.1 單路徑信號(hào)傳播通路單路徑信號(hào)傳播通路 從外部輸入從外部輸入A到輸出到輸出P之間存

15、在一條通路，之間存在一條通路，A是電路的輸入是電路的輸入端，端，P是電路的輸出端，是電路的輸出端，A處發(fā)生故障，也只能從輸出端處發(fā)生故障，也只能從輸出端P來觀來觀察，這就要求察，這就要求P與與A存在一種決定性關(guān)系，即存在一種決定性關(guān)系，即P的邏輯值應(yīng)取決的邏輯值應(yīng)取決于于A的邏輯值，同時(shí)還要保證當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)處發(fā)生故障時(shí)，故障電的邏輯值，同時(shí)還要保證當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)處發(fā)生故障時(shí)，故障電路輸出與正常電路輸出的邏輯值不同，因此，要求門路輸出與正常電路輸出的邏輯值不同，因此，要求門G1、G2、G3、G4的各輸入值滿足一定的要求，如圖的各輸入值滿足一定的要求，如圖11.2.1中各門的固定中各門的固定電平輸入端所示。

16、電平輸入端所示。 11.2.1 敏化路徑法敏化路徑法敏化路徑法分為敏化路徑法分為單路徑敏化法單路徑敏化法和和多路徑敏化法多路徑敏化法。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心17單路徑敏化法產(chǎn)生測(cè)試碼的算法步驟如下：?jiǎn)温窂矫艋óa(chǎn)生測(cè)試碼的算法步驟如下： （1）設(shè)置故障差異：）設(shè)置故障差異：選擇某些外輸入端的邏輯電平使待檢選擇某些外輸入端的邏輯電平使待檢測(cè)點(diǎn)的正常電平與有故障時(shí)的電平相反；測(cè)點(diǎn)的正常電平與有故障時(shí)的電平相反； （2）選擇傳播通路：）選擇傳播通路：選擇從檢測(cè)點(diǎn)到某輸出端（電路可能選擇從檢測(cè)點(diǎn)到某輸出端（電路可能有多個(gè)輸出端）的一條傳播路徑；有多個(gè)輸出端）的一條傳播路

17、徑； （3）通路敏化：）通路敏化：對(duì)選定傳播通路上的各個(gè)邏輯門的輸入端對(duì)選定傳播通路上的各個(gè)邏輯門的輸入端進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁x值，使故障差異可以傳播到選定的電路輸出端；進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁x值，使故障差異可以傳播到選定的電路輸出端；（4）確定電路外輸入端的邏輯值：）確定電路外輸入端的邏輯值：對(duì)電路中尚未賦值的對(duì)電路中尚未賦值的外輸入端進(jìn)行賦值（一般情況下，待檢測(cè)點(diǎn)并不是外輸入端），外輸入端進(jìn)行賦值（一般情況下，待檢測(cè)點(diǎn)并不是外輸入端），使敏化通路上各門電路具有上一步所選定的值。此時(shí)，確定的使敏化通路上各門電路具有上一步所選定的值。此時(shí)，確定的各外輸入端的邏輯值就構(gòu)成了檢測(cè)點(diǎn)上故障的一個(gè)測(cè)試碼。各外輸入端的邏輯值

18、就構(gòu)成了檢測(cè)點(diǎn)上故障的一個(gè)測(cè)試碼。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心18圖圖11.2.2 敏化路徑法舉例敏化路徑法舉例 單路徑敏化法的思路清晰、算法簡(jiǎn)單，但其致單路徑敏化法的思路清晰、算法簡(jiǎn)單，但其致命缺點(diǎn)是不能保證對(duì)任一非冗余故障都能找到測(cè)試命缺點(diǎn)是不能保證對(duì)任一非冗余故障都能找到測(cè)試向量。向量。假設(shè)圖假設(shè)圖11.2.2電路有故障電路有故障1asg測(cè)試碼為：測(cè)試碼為：11101asgT自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心192典型多路徑敏化法典型多路徑敏化法D算法算法D算法的基本步驟：算法的基本步驟： 只要故障可測(cè)，用只要故障可測(cè)，用D算法就一定能求得故障

19、的測(cè)試。算法就一定能求得故障的測(cè)試。D算法克服了一維敏化法的局限，采用多維敏化思想的同算法克服了一維敏化法的局限，采用多維敏化思想的同時(shí)敏化從故障位置到電路的所有輸出端的全部通路，它用時(shí)敏化從故障位置到電路的所有輸出端的全部通路，它用5個(gè)值（個(gè)值（0，1，x, D, ）來描述電路中的各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。）來描述電路中的各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。 D （1）獲得故障）獲得故障D立方，激活故障；立方，激活故障； （2）選擇敏化路徑；）選擇敏化路徑； （3）沿著敏化路徑傳播故障）沿著敏化路徑傳播故障D立方，一次對(duì)一個(gè)門進(jìn)行立方，一次對(duì)一個(gè)門進(jìn)行D交運(yùn)交運(yùn)算，直到輸出端，即進(jìn)行算，直到輸出端，即進(jìn)行D驅(qū)趕，驅(qū)趕過程中對(duì)

20、電路節(jié)點(diǎn)賦值，驅(qū)趕，驅(qū)趕過程中對(duì)電路節(jié)點(diǎn)賦值，并對(duì)輸入值進(jìn)行確認(rèn)；并對(duì)輸入值進(jìn)行確認(rèn)； （4）如果）如果D或或 出現(xiàn)在輸入端則驅(qū)趕成功，否則返回（出現(xiàn)在輸入端則驅(qū)趕成功，否則返回（2）；）； （5）進(jìn)行相容性檢查和線確認(rèn)，若成功則確定測(cè)試碼，否則）進(jìn)行相容性檢查和線確認(rèn)，若成功則確定測(cè)試碼，否則該電路無測(cè)試生成。該電路無測(cè)試生成。D自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心20例例11.2.2：D算法測(cè)試生成算法測(cè)試生成 舉例舉例 對(duì)圖對(duì)圖11.2.9所示電路中的故障，用所示電路中的故障，用D算法實(shí)現(xiàn)算法實(shí)現(xiàn)測(cè)試生成。測(cè)試生成。 圖圖11.2.9 D算法測(cè)試生成舉例算法測(cè)試生成舉例自

21、動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心2111.2.2 布爾差分法布爾差分法),()(ni21iixxxxfxf),()(ni21iixxxxfxf), 1 ,() 1 (n1i1 - i21ixxxxxff), 0 ,()0(n1i1 - i21ixxxxxff),()(n21xxxffX對(duì)布爾函數(shù)對(duì)布爾函數(shù) ，有，有 若存在故障若存在故障時(shí)，故障電路輸出函數(shù)表示為時(shí)，故障電路輸出函數(shù)表示為f(X)，要檢，要檢測(cè)故障測(cè)故障 ，則在測(cè)試輸入向量，則在測(cè)試輸入向量X的激勵(lì)下，必須使得的激勵(lì)下，必須使得f(X)和和f(X)得到不同的值，即得到不同的值，即 1)()(XXff布爾差分法的

22、本質(zhì)就是求滿足上式的測(cè)試向量布爾差分法的本質(zhì)就是求滿足上式的測(cè)試向量X。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心22定義定義)()()(iiiiixfxfdxdfX 為函數(shù)為函數(shù)f相對(duì)于變量相對(duì)于變量xi的差分，這個(gè)定義表明了當(dāng)變量的差分，這個(gè)定義表明了當(dāng)變量xi從從xi變成變成 時(shí)，函數(shù)時(shí)，函數(shù) 與與 之間的差異量。之間的差異量。ix)(iixf)(iixf診斷故障診斷故障 和和 的測(cè)試向量分別為的測(cè)試向量分別為 ) 1as (ix)0as (ix1)(ii1dxdfxTX1)(ii0dxdfxTX 當(dāng)輸入變量被置為正常值和錯(cuò)誤值時(shí)，若其輸出不當(dāng)輸入變量被置為正常值和錯(cuò)誤值時(shí)，若

23、其輸出不相同，則布爾差分等于相同，則布爾差分等于1，說明能對(duì)該故障進(jìn)行測(cè)試；，說明能對(duì)該故障進(jìn)行測(cè)試；若其輸出值相同，則布爾差分等于若其輸出值相同，則布爾差分等于0，說明該故障不可，說明該故障不可測(cè)試，沒有測(cè)試向量。測(cè)試，沒有測(cè)試向量。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心2311.3 時(shí)序電路測(cè)試時(shí)序電路測(cè)試1時(shí)序電路組合化測(cè)試生成時(shí)序電路組合化測(cè)試生成圖圖11.3.2 同步時(shí)序電路的組合化模型同步時(shí)序電路的組合化模型圖圖11.3.3 虛擬觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)虛擬觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)(a) 虛擬虛擬D觸發(fā)器觸發(fā)器 (b)虛擬虛擬R-S觸發(fā)器觸發(fā)器自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電

24、子教學(xué)中心24例例11.3.1 畫出圖畫出圖11.3.4所示時(shí)序電路的組合化所示時(shí)序電路的組合化模型電路。模型電路。 圖圖11.3.4 例例11.3.1圖圖圖圖11.3.5 圖圖11.3.4所示電路的組合化模型所示電路的組合化模型自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心252時(shí)序電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表測(cè)試生成時(shí)序電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表測(cè)試生成 為了測(cè)試同步時(shí)序電路，除了將時(shí)序電路進(jìn)行組合化，將為了測(cè)試同步時(shí)序電路，除了將時(shí)序電路進(jìn)行組合化，將電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變外，也可以將時(shí)序電路看成一個(gè)整體，通過電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變外，也可以將時(shí)序電路看成一個(gè)整體，通過給電路輸入一個(gè)序列向量（激勵(lì)），對(duì)在這個(gè)序列向量作

25、用下給電路輸入一個(gè)序列向量（激勵(lì)），對(duì)在這個(gè)序列向量作用下輸出響應(yīng)序列進(jìn)行觀察，由此來分析電路的輸出序列表達(dá)的邏輸出響應(yīng)序列進(jìn)行觀察，由此來分析電路的輸出序列表達(dá)的邏輯功能是否與該電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表相符合，這種方法稱為輯功能是否與該電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表相符合，這種方法稱為狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表測(cè)試法。轉(zhuǎn)換表測(cè)試法。這種用來判斷電路邏輯功能是否與給定狀態(tài)轉(zhuǎn)這種用來判斷電路邏輯功能是否與給定狀態(tài)轉(zhuǎn)換表相符合的輸入序列稱為換表相符合的輸入序列稱為狀態(tài)表的檢測(cè)序列狀態(tài)表的檢測(cè)序列。 采用檢測(cè)序列的方法來測(cè)試時(shí)序電路是否存在故障，可以采用檢測(cè)序列的方法來測(cè)試時(shí)序電路是否存在故障，可以不了解電路的具體結(jié)構(gòu)，只知道電路的

26、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表即可，這種不了解電路的具體結(jié)構(gòu)，只知道電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表即可，這種方法的思路與組合電路的測(cè)試生成方法相似，區(qū)別只在于組合方法的思路與組合電路的測(cè)試生成方法相似，區(qū)別只在于組合電路測(cè)試生成的輸入輸出都為單個(gè)向量，而時(shí)序電路測(cè)試生成電路測(cè)試生成的輸入輸出都為單個(gè)向量，而時(shí)序電路測(cè)試生成的輸入輸出都為序列向量。的輸入輸出都為序列向量。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心2611.4 數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)改善數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)試性的目標(biāo)是：改善數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)試性的目標(biāo)是：（1）縮短測(cè)試生成時(shí)間，以降低計(jì)算費(fèi)用；）縮短測(cè)試生成時(shí)間，以降低計(jì)算費(fèi)用；（2）減少測(cè)試碼長(zhǎng)度，

27、以縮短測(cè)試時(shí)間；）減少測(cè)試碼長(zhǎng)度，以縮短測(cè)試時(shí)間；（3）簡(jiǎn)化測(cè)試設(shè)備，降低設(shè)備成本，甚至把測(cè)試設(shè)備安裝在待）簡(jiǎn)化測(cè)試設(shè)備，降低設(shè)備成本，甚至把測(cè)試設(shè)備安裝在待測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)內(nèi)建自測(cè)試；測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)內(nèi)建自測(cè)試；（4）提高電路中故障的可檢測(cè)程度，使本來不能檢測(cè)的故障成）提高電路中故障的可檢測(cè)程度，使本來不能檢測(cè)的故障成為可檢測(cè)故障。為可檢測(cè)故障。 以提高數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)試性為目的的設(shè)計(jì)，稱為可測(cè)以提高數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)試性為目的的設(shè)計(jì)，稱為可測(cè)性設(shè)計(jì)（性設(shè)計(jì)（DFT）。）。（1）將不可測(cè)故障設(shè)計(jì)成可測(cè)故障；）將不可測(cè)故障設(shè)計(jì)成可測(cè)故障；（2）盡量縮短測(cè)試數(shù)據(jù)生成的時(shí)間；）盡量縮短測(cè)試數(shù)據(jù)生成的時(shí)間；（

28、3）測(cè)試碼長(zhǎng)度要短。）測(cè)試碼長(zhǎng)度要短。可測(cè)性設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮下列三個(gè)問題：可測(cè)性設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮下列三個(gè)問題：自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心2711.4 數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)11.4.1 可控性和可觀性可控性和可觀性11.4.2 掃描設(shè)計(jì)法掃描設(shè)計(jì)法11.4.3 內(nèi)建自測(cè)試內(nèi)建自測(cè)試11.4.4 SOC系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì) 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心2811.4.1 可控性和可觀性可控性和可觀性 （1）增加輸出線，設(shè)置新的觀察點(diǎn)，將不可測(cè)故）增加輸出線，設(shè)置新的觀察點(diǎn)，將不可測(cè)故障線用輸出線引出，變成輸出端，以提高可觀性。障線

29、用輸出線引出，變成輸出端，以提高可觀性。 圖圖11.4.1 增加輸出線法增加輸出線法幾種常被選為觀察點(diǎn)的引線類型：幾種常被選為觀察點(diǎn)的引線類型： 高扇出引線；高扇出引線； 具有多個(gè)輸入信號(hào)（例如數(shù)據(jù)選擇器等）邏輯部件的輸出端；具有多個(gè)輸入信號(hào)（例如數(shù)據(jù)選擇器等）邏輯部件的輸出端； 記憶元件（如觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器）的輸出端；記憶元件（如觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器）的輸出端； 地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線。地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線。c點(diǎn)故障可測(cè)點(diǎn)故障可測(cè)自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心29 （2）增加輸入線，設(shè)置新的控制點(diǎn)，提高可控性。通）增加輸入線，設(shè)置新的控制點(diǎn)

30、，提高可控性。通過控制有關(guān)元件的輸出值，以簡(jiǎn)化測(cè)試向量的生成過程，過控制有關(guān)元件的輸出值，以簡(jiǎn)化測(cè)試向量的生成過程，提高故障節(jié)點(diǎn)邏輯值對(duì)輸出的控制性，使故障在輸出端能提高故障節(jié)點(diǎn)邏輯值對(duì)輸出的控制性，使故障在輸出端能反映出來，這種方法也可以使冗余電路的不可測(cè)故障變?yōu)榉从吵鰜?，這種方法也可以使冗余電路的不可測(cè)故障變?yōu)榭蓽y(cè)故障?？蓽y(cè)故障。 圖圖11.4.2 增加輸入線法增加輸入線法 增加控制點(diǎn)增加控制點(diǎn)a、b后，令后，令a=1、b=0就可以求得冗余部就可以求得冗余部分電路故障的測(cè)試。分電路故障的測(cè)試。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心30幾種常被選為控制點(diǎn)的引線類型：幾種常被選

31、為控制點(diǎn)的引線類型： 記憶元件的時(shí)鐘輸入端、預(yù)置端和清記憶元件的時(shí)鐘輸入端、預(yù)置端和清0端；端； 數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器和存儲(chǔ)器的地址輸入瑞；數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器和存儲(chǔ)器的地址輸入瑞； 三態(tài)輸出元件的三態(tài)控制端；三態(tài)輸出元件的三態(tài)控制端； 微處理器、存儲(chǔ)器的使能端；微處理器、存儲(chǔ)器的使能端； 存儲(chǔ)器的讀存儲(chǔ)器的讀/寫控制線；寫控制線； 總線結(jié)構(gòu)中的控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線?？偩€結(jié)構(gòu)中的控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心3111.4.2 掃描設(shè)計(jì)法掃描設(shè)計(jì)法 外部輸入信號(hào)將電路中所有觸發(fā)器設(shè)置成串外部輸入信號(hào)將電路中所有觸發(fā)器設(shè)置成串行移位寄存器形式

32、，通過觀察串行移位寄存器的行移位寄存器形式，通過觀察串行移位寄存器的輸出就可知道電路內(nèi)部各觸發(fā)器的狀態(tài)。這種把輸出就可知道電路內(nèi)部各觸發(fā)器的狀態(tài)。這種把電路內(nèi)的信號(hào)移出來觀察的可測(cè)性設(shè)計(jì)方法稱為電路內(nèi)的信號(hào)移出來觀察的可測(cè)性設(shè)計(jì)方法稱為掃描設(shè)計(jì)法掃描設(shè)計(jì)法。 1掃描設(shè)計(jì)法原理掃描設(shè)計(jì)法原理自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心32圖圖11.4.3 掃描設(shè)計(jì)法的原理框圖掃描設(shè)計(jì)法的原理框圖 每一個(gè)觸發(fā)器前端加入一個(gè)由外部控制信號(hào)可控制每一個(gè)觸發(fā)器前端加入一個(gè)由外部控制信號(hào)可控制的開關(guān)模塊的開關(guān)模塊SW，當(dāng)控制信號(hào)，當(dāng)控制信號(hào)P=0時(shí)，電路工作在正常時(shí)時(shí)，電路工作在正常時(shí)序方式，執(zhí)行

33、時(shí)序電路的邏輯功能。當(dāng)序方式，執(zhí)行時(shí)序電路的邏輯功能。當(dāng)P=1時(shí)，電路工作時(shí)，電路工作在掃描方式，在掃描方式，SW切換到接收掃描輸入狀態(tài)，各觸發(fā)器的切換到接收掃描輸入狀態(tài)，各觸發(fā)器的輸出數(shù)據(jù)可以以串行移位的形式從掃描輸出端輸出，各觸輸出數(shù)據(jù)可以以串行移位的形式從掃描輸出端輸出，各觸發(fā)器接成移位寄存器。在掃描方式下，各觸發(fā)器狀態(tài)被設(shè)發(fā)器接成移位寄存器。在掃描方式下，各觸發(fā)器狀態(tài)被設(shè)定成任意值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸發(fā)器的測(cè)試。定成任意值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸發(fā)器的測(cè)試。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心332電平敏感掃描設(shè)計(jì)電平敏感掃描設(shè)計(jì) 為解決掃描切換開關(guān)為解決掃描切換開關(guān)SW時(shí)邊沿觸發(fā)容易

34、導(dǎo)致時(shí)邊沿觸發(fā)容易導(dǎo)致的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的問題，采用電平觸發(fā)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的問題，采用電平觸發(fā)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法方法 有：有： （1） 選用由時(shí)鐘控制的電平觸發(fā)器設(shè)計(jì)電路，選用由時(shí)鐘控制的電平觸發(fā)器設(shè)計(jì)電路，不采用由時(shí)鐘上升沿或下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，不采用由時(shí)鐘上升沿或下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，這可以消除切換過程的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象對(duì)測(cè)試的影響。這可以消除切換過程的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象對(duì)測(cè)試的影響。其典型例子是選用電平觸發(fā)的主從結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器。其典型例子是選用電平觸發(fā)的主從結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器。 （2）采用專用的移位式鎖存器，它的基本結(jié)構(gòu)）采用專用的移位式鎖存器，它的基本結(jié)構(gòu)如圖如圖11.4.5所示。所示。自動(dòng)化學(xué)

35、院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心34圖圖11.4.5 基于基于SRL的掃描方的掃描方式設(shè)計(jì)原理電路式設(shè)計(jì)原理電路 由系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入端由系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入端D、系統(tǒng)時(shí)鐘、系統(tǒng)時(shí)鐘CLK和輸出端和輸出端L1組組成系統(tǒng)正常工作時(shí)的鎖存器電路，在正常工作過程中，成系統(tǒng)正常工作時(shí)的鎖存器電路，在正常工作過程中，掃描時(shí)鐘掃描時(shí)鐘A和和B均保持為均保持為0電平，在電平，在CLK觸發(fā)下，系統(tǒng)數(shù)觸發(fā)下，系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入端據(jù)輸入端D的數(shù)據(jù)將被送入鎖存器的數(shù)據(jù)將被送入鎖存器L1 。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心353邊界掃描設(shè)計(jì)邊界掃描設(shè)計(jì)（1）邊界掃描測(cè)試芯片結(jié)構(gòu)）邊界掃描測(cè)試芯片結(jié)構(gòu)圖圖1

36、1.4.7 支持支持JTAG接口的邊界掃描測(cè)試芯片結(jié)構(gòu)接口的邊界掃描測(cè)試芯片結(jié)構(gòu)TAP ：測(cè)試訪問端口，測(cè)試訪問端口，4線串行接口線串行接口TDI：測(cè)試數(shù)據(jù)輸入引腳測(cè)試數(shù)據(jù)輸入引腳 ，TCK的上升沿移位輸入；的上升沿移位輸入；TDO：測(cè)試數(shù)據(jù)輸出引測(cè)試數(shù)據(jù)輸出引腳腳 ，TCK的下降沿移位的下降沿移位輸入出輸入出TMS：測(cè)試模式選擇引腳測(cè)試模式選擇引腳 TCK：測(cè)試時(shí)鐘輸入引腳測(cè)試時(shí)鐘輸入引腳 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心36（2）邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖11.4.8 典型邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型邊界掃描測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)

37、院應(yīng)用電子教學(xué)中心37（3）邊界掃描技術(shù)的特點(diǎn)）邊界掃描技術(shù)的特點(diǎn)采用掃描方式設(shè)計(jì)的可測(cè)性電路具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：采用掃描方式設(shè)計(jì)的可測(cè)性電路具有明顯的優(yōu)點(diǎn)： 這種設(shè)計(jì)的測(cè)試對(duì)象主要是組合電路，因此測(cè)這種設(shè)計(jì)的測(cè)試對(duì)象主要是組合電路，因此測(cè)試過程比較簡(jiǎn)單，且測(cè)試碼的生成也可用常規(guī)的試過程比較簡(jiǎn)單，且測(cè)試碼的生成也可用常規(guī)的FAN算法等來計(jì)算；算法等來計(jì)算； 由于組合電路與時(shí)序元件隔離，因此故障的定由于組合電路與時(shí)序元件隔離，因此故障的定位比較方便，尤其是時(shí)序電路的測(cè)試變得異常簡(jiǎn)單；位比較方便，尤其是時(shí)序電路的測(cè)試變得異常簡(jiǎn)單； 由于可用一組設(shè)計(jì)的基本原則來校驗(yàn)電路設(shè)計(jì)由于可用一組設(shè)計(jì)的基本原則來校

38、驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的有效性，因此電路設(shè)計(jì)的合理性比較易于滿足，同的有效性，因此電路設(shè)計(jì)的合理性比較易于滿足，同時(shí)由于使用時(shí)由于使用SRL作為存儲(chǔ)元件，對(duì)元件的動(dòng)態(tài)參數(shù)要作為存儲(chǔ)元件，對(duì)元件的動(dòng)態(tài)參數(shù)要求比較低，也易于進(jìn)行大規(guī)模集成。求比較低，也易于進(jìn)行大規(guī)模集成。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心38掃描設(shè)計(jì)法也存在不足之處：掃描設(shè)計(jì)法也存在不足之處： 它需要增加若干原始輸入端和原始輸出端，因此使集它需要增加若干原始輸入端和原始輸出端，因此使集成芯片的引出腳和插件板的引出端增多，同時(shí)掃描設(shè)計(jì)大約要成芯片的引出腳和插件板的引出端增多，同時(shí)掃描設(shè)計(jì)大約要增加增加420的門，從而增加了硬件

39、的開銷；的門，從而增加了硬件的開銷； 由于測(cè)試時(shí)移位寄存器以串行方式工作，同時(shí)測(cè)試過程由于測(cè)試時(shí)移位寄存器以串行方式工作，同時(shí)測(cè)試過程中又需要在中又需要在“測(cè)試測(cè)試”和和“工作工作”兩種狀態(tài)之間切換，測(cè)試的時(shí)兩種狀態(tài)之間切換，測(cè)試的時(shí)間比較長(zhǎng)，尤其是時(shí)序元件數(shù)比較多時(shí)，這個(gè)問題更顯得突出。間比較長(zhǎng)，尤其是時(shí)序元件數(shù)比較多時(shí)，這個(gè)問題更顯得突出。雖然可用并行的方式來替代串行的工作方式，但這又要增加許雖然可用并行的方式來替代串行的工作方式，但這又要增加許多硬件和大量的輸入輸出端，不易于實(shí)際應(yīng)用；多硬件和大量的輸入輸出端，不易于實(shí)際應(yīng)用； 對(duì)設(shè)計(jì)者所使用的元件限制較大，不允許設(shè)計(jì)者使用速對(duì)設(shè)計(jì)者所使

40、用的元件限制較大，不允許設(shè)計(jì)者使用速度較快的異步時(shí)序元件。此外，并非所有的電路都能設(shè)計(jì)成可度較快的異步時(shí)序元件。此外，并非所有的電路都能設(shè)計(jì)成可掃描的，而設(shè)計(jì)過程也比常規(guī)設(shè)計(jì)復(fù)雜，要花費(fèi)更多的時(shí)間。掃描的，而設(shè)計(jì)過程也比常規(guī)設(shè)計(jì)復(fù)雜，要花費(fèi)更多的時(shí)間。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心3911.4.3 內(nèi)建自測(cè)試內(nèi)建自測(cè)試定義：定義： 大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試中，采用掃描大規(guī)模和超大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試中，采用掃描方式的可測(cè)性設(shè)計(jì)，電路需增加非常多的輸入輸出方式的可測(cè)性設(shè)計(jì)，電路需增加非常多的輸入輸出端或引腳。如果將激勵(lì)生成電路和測(cè)試分析電路都端或引腳。如果將激勵(lì)生成電路和

41、測(cè)試分析電路都設(shè)計(jì)在集成電路芯片內(nèi)部，使芯片具有自測(cè)試、自設(shè)計(jì)在集成電路芯片內(nèi)部，使芯片具有自測(cè)試、自分析功能，外部只需發(fā)出測(cè)試指令，從而能夠減少分析功能，外部只需發(fā)出測(cè)試指令，從而能夠減少大量引腳，這種可測(cè)性設(shè)計(jì)方法稱為大量引腳，這種可測(cè)性設(shè)計(jì)方法稱為內(nèi)建自測(cè)試內(nèi)建自測(cè)試（Built-In Self Test，簡(jiǎn)稱為，簡(jiǎn)稱為BIST）。）。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心40圖圖11.4.9 內(nèi)建自測(cè)試基本電路結(jié)構(gòu)內(nèi)建自測(cè)試基本電路結(jié)構(gòu) 內(nèi)建自測(cè)試電路中，除測(cè)試控制器外，其它三個(gè)內(nèi)建自測(cè)試電路中，除測(cè)試控制器外，其它三個(gè)主要部分（測(cè)試激勵(lì)生成器、測(cè)試電路、輸出響應(yīng)分主要部

42、分（測(cè)試激勵(lì)生成器、測(cè)試電路、輸出響應(yīng)分析器）都可以用線性反饋移位寄存器（析器）都可以用線性反饋移位寄存器（Linear Feed Back Shift Register，簡(jiǎn)稱為，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)FSR）進(jìn)行設(shè)計(jì)。）進(jìn)行設(shè)計(jì)。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心41圖圖11.4.10 基于基于LFSR的的M序列發(fā)生器序列發(fā)生器 由移位寄存器中各觸發(fā)器輸出作為異或網(wǎng)絡(luò)的由移位寄存器中各觸發(fā)器輸出作為異或網(wǎng)絡(luò)的輸入，其中輸入，其中 為各觸發(fā)器輸出的系數(shù)，為各觸發(fā)器輸出的系數(shù)，取取0或者或者1，0表示該輸出不接到異或反饋網(wǎng)絡(luò)，表示該輸出不接到異或反饋網(wǎng)絡(luò)，1表表示接到異或反饋網(wǎng)絡(luò)。示接到異

43、或反饋網(wǎng)絡(luò)。 ),.1 , 0(nigi自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心4211.4.4 SOC系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì) 片上系統(tǒng)片上系統(tǒng)SOC ：?jiǎn)涡酒霞闪酥醒胩幚砥?、嵌入式存單芯片上集成了中央處理器、嵌入式存?chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字功能模塊、模擬功能模塊、模擬儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字功能模塊、模擬功能模塊、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、用戶定義邏輯以及各種外圍配置電路。相關(guān)的集數(shù)字轉(zhuǎn)換器、用戶定義邏輯以及各種外圍配置電路。相關(guān)的集成技術(shù)稱為成技術(shù)稱為SOC技術(shù)。技術(shù)。 SOC一般采用一般采用IP（Intellectual Property）核設(shè)計(jì)方法，它）核設(shè)計(jì)方法，它將

44、系統(tǒng)按功能劃分成為若干模塊，直接利用第三方設(shè)計(jì)好的將系統(tǒng)按功能劃分成為若干模塊，直接利用第三方設(shè)計(jì)好的IP核，集成為一個(gè)具有特定功能的芯片?；诤?，集成為一個(gè)具有特定功能的芯片?；贗P核設(shè)計(jì)的核心是核設(shè)計(jì)的核心是IP核復(fù)用技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可重點(diǎn)考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不必深究具核復(fù)用技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可重點(diǎn)考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不必深究具體體IP核模塊的實(shí)現(xiàn)，從而降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。核模塊的實(shí)現(xiàn)，從而降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。 SOC技術(shù)的發(fā)展，大大提高了芯片結(jié)構(gòu)的集成度，電路結(jié)技術(shù)的發(fā)展，大大提高了芯片結(jié)構(gòu)的集成度，電路結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，同時(shí)，構(gòu)變得更加復(fù)雜，同時(shí)，SOC芯片的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試過程也芯片的設(shè)

45、計(jì)、制造和測(cè)試過程也變得更為復(fù)雜變得更為復(fù)雜 ，SOC技術(shù)使集成電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)理念發(fā)生了巨技術(shù)使集成電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)理念發(fā)生了巨大變化大變化 。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心43圖圖11.4.14 SOB與與SOC測(cè)試過程的比較測(cè)試過程的比較（a） SOB設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程 （b） SOC設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心441SOC系統(tǒng)測(cè)試方法系統(tǒng)測(cè)試方法IP核的測(cè)試生成：核的測(cè)試生成：IP核設(shè)計(jì)者給出基于結(jié)構(gòu)的核設(shè)計(jì)者給出基于結(jié)構(gòu)的ATPG和和DFT設(shè)計(jì)說明，并同時(shí)提供測(cè)試訪問的接口設(shè)計(jì)說明，并同時(shí)提供測(cè)試訪問的接口 ，由，由SOC集成者

46、將集成者將系統(tǒng)中不同來源的系統(tǒng)中不同來源的IP核的測(cè)試進(jìn)行綜合，并適當(dāng)添加核的測(cè)試進(jìn)行綜合，并適當(dāng)添加SOC級(jí)的級(jí)的DFT設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。 芯片級(jí)測(cè)試和芯片級(jí)測(cè)試和IP核級(jí)測(cè)試核級(jí)測(cè)試 芯片級(jí)測(cè)試：芯片級(jí)測(cè)試：為為IP核單獨(dú)測(cè)試、核單獨(dú)測(cè)試、UDL單獨(dú)測(cè)試和互連測(cè)試單獨(dú)測(cè)試和互連測(cè)試提 供 芯 片 級(jí) 的 測(cè) 試 訪 問 機(jī) 制提 供 芯 片 級(jí) 的 測(cè) 試 訪 問 機(jī) 制 TA M （ Te s t A c c e s s Mechanism）、芯片級(jí)測(cè)試控制（）、芯片級(jí)測(cè)試控制（Test Control）和測(cè)試集）和測(cè)試集成（成（Test Integration） IP核測(cè)試：核測(cè)試：需要解決

47、的兩個(gè)根本問題是測(cè)試隔離（需要解決的兩個(gè)根本問題是測(cè)試隔離（Test Isolation）和測(cè)試訪問（）和測(cè)試訪問（Test Access） 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心452SOC系統(tǒng)的典型測(cè)試結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的典型測(cè)試結(jié)構(gòu) 由于由于SOC芯片上使用不同公司、不同類型且測(cè)試設(shè)計(jì)芯片上使用不同公司、不同類型且測(cè)試設(shè)計(jì)方法不同的方法不同的IP核，需要有統(tǒng)一的核設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試接口標(biāo)準(zhǔn)，核，需要有統(tǒng)一的核設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試接口標(biāo)準(zhǔn)，這樣可使所有核的測(cè)試都可用相同的方法集成，測(cè)試也會(huì)變這樣可使所有核的測(cè)試都可用相同的方法集成，測(cè)試也會(huì)變得方便和高效。得方便和高效。 IEEE于于1997年成

48、立年成立IEEE P1500工作組著手制定與工作組著手制定與SOC測(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE P1500的提出是為了規(guī)范核設(shè)計(jì)者的提出是為了規(guī)范核設(shè)計(jì)者與核用戶（與核用戶（SOC集成者）之間的測(cè)試接口，以利于集成者）之間的測(cè)試接口，以利于IP核測(cè)核測(cè)試在系統(tǒng)級(jí)的復(fù)用，該標(biāo)準(zhǔn)的主要從硬件和軟件兩部分進(jìn)行試在系統(tǒng)級(jí)的復(fù)用，該標(biāo)準(zhǔn)的主要從硬件和軟件兩部分進(jìn)行了規(guī)定：硬件上給出了可擴(kuò)展的測(cè)試殼（了規(guī)定：硬件上給出了可擴(kuò)展的測(cè)試殼（Wrapper）結(jié)構(gòu)，）結(jié)構(gòu)，軟件上定義一種標(biāo)準(zhǔn)核測(cè)試語(yǔ)言軟件上定義一種標(biāo)準(zhǔn)核測(cè)試語(yǔ)言CTL（Core Test Language）。）。 自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教

49、學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心46 圖圖11.4.15 SOC中中IP核測(cè)試結(jié)構(gòu)圖核測(cè)試結(jié)構(gòu)圖 SOC測(cè)試結(jié)構(gòu)主要包含四個(gè)部分：測(cè)試激勵(lì)測(cè)試結(jié)構(gòu)主要包含四個(gè)部分：測(cè)試激勵(lì)（Source）、測(cè)試宿（）、測(cè)試宿（Sink）、測(cè)試殼（）、測(cè)試殼（Wrapper）和測(cè)試訪問機(jī)制和測(cè)試訪問機(jī)制TAM。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心47圖圖11.4.16 IEEE P1500定義的測(cè)試殼結(jié)構(gòu)定義的測(cè)試殼結(jié)構(gòu)WSI、WSO：串行訪問接口；：串行訪問接口；WPI、WPO：并行訪問接口；：并行訪問接口；WBY：旁路寄存器：旁路寄存器WBR：邊界寄存器：邊界寄存器WIP：控制接口；：控制接

50、口；WIR：指令寄存器。：指令寄存器。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心4811.5 本章小結(jié)本章小結(jié)1數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試的基本概念：故障測(cè)試集和測(cè)試碼；數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試的基本概念：故障測(cè)試集和測(cè)試碼；2組合電路測(cè)試生成的敏化電路法和布爾差分法；組合電路測(cè)試生成的敏化電路法和布爾差分法；3時(shí)序電路測(cè)試生成的組合化分解法和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表檢時(shí)序電路測(cè)試生成的組合化分解法和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表檢測(cè)序列法；測(cè)序列法；4數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)的目的和相關(guān)概念，如可控性數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)的目的和相關(guān)概念，如可控性和可觀性；和可觀性；5數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)的兩種典型方法：掃描測(cè)試法數(shù)字系統(tǒng)可測(cè)性設(shè)計(jì)的兩種典型方法：掃描測(cè)試法（重點(diǎn)為邊界掃描測(cè)試）和內(nèi)建自測(cè)試法；（重點(diǎn)為邊界掃描測(cè)試）和內(nèi)建自測(cè)試法；6SOC系統(tǒng)測(cè)試的主要特點(diǎn)和基本方法，基于系統(tǒng)測(cè)試的主要特點(diǎn)和基本方法，基于IEEE P1500標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的SOC測(cè)試結(jié)構(gòu)。測(cè)試結(jié)構(gòu)。自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心自動(dòng)化學(xué)院應(yīng)用電子教學(xué)中心49 數(shù)字電路的故障測(cè)試是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。數(shù)字電路的故障測(cè)試是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。數(shù)字電路測(cè)試的判斷標(biāo)準(zhǔn)是觀察電路的當(dāng)前輸出與無故障數(shù)字電路測(cè)試的判斷標(biāo)準(zhǔn)是觀察電路的當(dāng)前輸出與無故障條件下的輸出是否一致，基本方法是向電路施加激勵(lì)，并條件下的輸出