一種多掃描鏈的自測(cè)試技術(shù)

一種多掃描鏈的自測(cè)試技術(shù)

1測(cè)試向量生成基于掃描的內(nèi)部自測(cè)試技術(shù)（scan基礎(chǔ)bist）使用線性反饋位移記錄（lfsr）生成測(cè)試向量，并使用多個(gè)輸入功能記錄（misr）壓縮測(cè)試響應(yīng)。其實(shí)質(zhì)是bist來(lái)完成掃描測(cè)試的ase功能。該方法的原理非常簡(jiǎn)單，因此它被廣泛應(yīng)用于全掃描測(cè)試和邊界掃描測(cè)試，因此受到了高度重視和應(yīng)用。在滿足故障覆蓋率要求的情況下,內(nèi)建自測(cè)試的測(cè)試效率體現(xiàn)在測(cè)試應(yīng)用時(shí)間的多少.特別是對(duì)基于掃描的內(nèi)建自測(cè)試而言,測(cè)試向量生成器串行地把GF(2)序列移入掃描鏈中形成測(cè)試向量,測(cè)試規(guī)模的增大使得測(cè)試所需的測(cè)試應(yīng)用時(shí)間迅速增加,進(jìn)而增加了測(cè)試費(fèi)用.隨著集成電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和產(chǎn)品產(chǎn)量的增加,測(cè)試應(yīng)用時(shí)間成為決定測(cè)試效率的關(guān)鍵因素,所以如何減少測(cè)試應(yīng)用時(shí)間具有重要的實(shí)際意義.基于掃描的內(nèi)建自測(cè)試主要包括兩種結(jié)構(gòu)——基于單掃描鏈的設(shè)計(jì)和基于多掃描的設(shè)計(jì).基于多掃描鏈的設(shè)計(jì)正是解決應(yīng)用單掃描鏈測(cè)試時(shí)測(cè)試應(yīng)用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的主要方法.但是在基于多掃描鏈的內(nèi)建自測(cè)試中,由于不同掃描鏈間的相關(guān)性影響了電路中的故障檢測(cè),因此為了獲得較高的故障覆蓋率研究測(cè)試向量生成結(jié)構(gòu)是十分重要的.目前基于多掃描鏈的內(nèi)建自測(cè)試技術(shù)多采用一個(gè)LFSR通過(guò)移相器給多掃描鏈提供測(cè)試向量,但利用這種方法一般不能保證被測(cè)電路的故障完全檢測(cè).本文提出了一種應(yīng)用于基于多掃描鏈的內(nèi)建自測(cè)試技術(shù)中的測(cè)試向量生成方法.該方法可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)電路的故障完全檢測(cè).這種測(cè)試向量生成方法利用一個(gè)LFSR同時(shí)給所有掃描鏈輸入測(cè)試向量,通過(guò)構(gòu)造具有最小相關(guān)度的多掃描鏈來(lái)克服掃描鏈間的相關(guān)性對(duì)故障覆蓋率的影響.并針對(duì)所有難測(cè)故障利用ATPG生成最小確定性測(cè)試向量集,根據(jù)最小測(cè)試向量集設(shè)計(jì)位改變邏輯電路,利用位改變邏輯電路控制改變掃描鏈上特定位的值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)難測(cè)故障的檢測(cè),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)被測(cè)電路的故障完全檢測(cè).2多掃描鏈自適應(yīng)的測(cè)試向量基于掃描的內(nèi)建自測(cè)試技術(shù)通過(guò)把GF(2)序列移入掃描鏈中形成測(cè)試向量.如果被測(cè)試電路中包含多個(gè)并行的掃描鏈,則需要一個(gè)并行的測(cè)試向量生成器來(lái)移入測(cè)試向量,同時(shí)需要一個(gè)多輸入特征分析器(MISR)分析來(lái)自掃描鏈和原始輸出端的測(cè)試結(jié)果,具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.此時(shí)移入一個(gè)測(cè)試向量所需的時(shí)鐘數(shù)減少為單掃描情況下的1k?k1k?k為掃描鏈數(shù).為了減少硬件開銷,一般情況下用一個(gè)LFSR來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試向量,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.此時(shí)移入不同掃描鏈中的測(cè)試向量只差一位的相移,測(cè)試時(shí)必然要比單掃描鏈情況下大大降低了故障覆蓋率.為了提高故障覆蓋率,以往采取的方案是利用一個(gè)LFSR和一個(gè)移相器構(gòu)成偽隨機(jī)測(cè)試向量生成器,見(jiàn)圖3.測(cè)試時(shí)通過(guò)移相器把LFSR的輸出變成不相關(guān)的信號(hào)輸入到不同的掃描鏈中.但利用移相器形成的不相關(guān)隨機(jī)測(cè)試向量也不能保證電路中的可測(cè)故障的完全檢測(cè).本文在分析多掃描鏈構(gòu)造對(duì)故障覆蓋率影響的基礎(chǔ)上提出了一種測(cè)試向量生成結(jié)構(gòu),具體見(jiàn)圖4.該測(cè)試結(jié)構(gòu)中一個(gè)LFSR作為偽隨機(jī)測(cè)試向量生成器把GF(2)序列移入掃描鏈中,同時(shí)作為原始輸入端的輸入和內(nèi)部觸發(fā)器的狀態(tài),并通過(guò)多掃描鏈的構(gòu)造來(lái)克服由于掃描鏈間的相關(guān)性對(duì)故障覆蓋率的影響.此外在多掃描鏈與被測(cè)電路之間設(shè)計(jì)了一個(gè)位改變邏輯電路來(lái)控制多掃描鏈上的值的輸入.當(dāng)控制信號(hào)test_con為0時(shí)多掃描鏈上的值直接輸入到被測(cè)電路,測(cè)試易測(cè)試故障;當(dāng)控制信號(hào)test_con為1時(shí)多掃描鏈上的一些特定位上的值經(jīng)過(guò)位改變邏輯電路(BML)的改變?cè)佥斎氲奖粶y(cè)電路,測(cè)試那些難測(cè)試故障,從而實(shí)現(xiàn)電路中故障的完全檢測(cè).因此這種測(cè)試方法的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)多掃描鏈的構(gòu)造和位改變邏輯電路的設(shè)計(jì).3多掃描鏈構(gòu)造形式的影響利用一個(gè)LFSR同時(shí)給多個(gè)掃描鏈提供測(cè)試向量時(shí)故障覆蓋率降低的主要原因是不同掃描鏈間的相關(guān)性限定了測(cè)試向量的隨機(jī)性.下面用圖5所示的例子加以說(shuō)明,假設(shè)a1,a2,a3,a4和b1,b2,b3,b4分別是4個(gè)D觸發(fā)器的輸出和輸入.如果該電路采用基于兩個(gè)掃描鏈的內(nèi)建自測(cè)試技術(shù)來(lái)測(cè)試,具體測(cè)試結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6.電路中簡(jiǎn)并可測(cè)的單固定型故障有30個(gè).這里需要說(shuō)明的是LFSR階數(shù)k的選取要滿足2k-1與多掃描鏈中單掃描鏈的長(zhǎng)度互質(zhì).如果用1個(gè)掃描鏈給電路提供測(cè)試向量,每輸入一個(gè)測(cè)試向量則需要4個(gè)時(shí)鐘周期.偽隨機(jī)測(cè)試時(shí)全部15個(gè)測(cè)試向量需要60個(gè)時(shí)鐘周期才能完成所有測(cè)試向量輸入.而如果用2個(gè)掃描鏈給電路提供測(cè)試向量,每輸入一個(gè)測(cè)試向量則只需要2個(gè)時(shí)鐘周期.偽隨機(jī)測(cè)試時(shí)3個(gè)測(cè)試向量需6個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成了.此時(shí)測(cè)試向量輸入所需的時(shí)鐘周期比單掃描鏈情況下的減少了90%.但由于不同掃描鏈間的相關(guān)性限制了這3個(gè)測(cè)試向量的隨機(jī)性,勢(shì)必要影響電路中的故障檢測(cè).例如掃描鏈的構(gòu)成分別為{a1,a2},{a3,a4},偽隨機(jī)測(cè)試向量集實(shí)現(xiàn)為{1010,0101,1111},經(jīng)過(guò)模擬可知檢測(cè)了20個(gè)故障,有10個(gè)故障未測(cè),故障覆蓋率為66.67%.此時(shí)掃描鏈間的相關(guān)性就表現(xiàn)在由于輸入信號(hào)a1和a3,a2和a4排序在相同列上,只能取相同的值.如果電路中存在需要a1和a3或a2和a4取不同值才能檢測(cè)的故障,那么這樣的故障在這種測(cè)試向量輸入情況下就不能檢測(cè)了.由上述分析我們可以看出不同的多掃描鏈構(gòu)造形式對(duì)故障覆蓋率的影響不同.仍以圖5中所示的電路為例,如果掃描鏈的構(gòu)成變?yōu)閧a2,a1},{a3,a4},偽隨機(jī)測(cè)試向量集實(shí)現(xiàn)為{1001,0110,1111},經(jīng)過(guò)模擬知檢測(cè)27個(gè)故障,有3個(gè)故障未測(cè),故障覆蓋率為90.00%.顯然這種構(gòu)造形式與上一種得到的掃描鏈間的相關(guān)性不同,進(jìn)而對(duì)故障覆蓋率的影響也不同.經(jīng)過(guò)對(duì)上例的分析可知由于多掃描鏈的構(gòu)造形式不同,即便是用同樣的測(cè)試向量生成器,所能夠?qū)崿F(xiàn)的故障覆蓋率也不同.這主要是由于在不同的多掃描鏈構(gòu)造形式下掃描鏈之間的相關(guān)性不同造成的.定義1.一個(gè)電路中從輸入信號(hào)PI存在至少一條路徑可達(dá)輸出信號(hào)PO,則稱PO與PI相連通或PI與PO相連通.定義2.如果一個(gè)電路中至少存在一個(gè)輸出信號(hào)PO,既與輸入信號(hào)PI1相連通,又與輸入信號(hào)PI2相連通,則稱PI1與PI2是相關(guān)聯(lián)的;否則稱PI1與PI2無(wú)關(guān).定義3.如果一個(gè)電路中共有N個(gè)輸出信號(hào)既與輸入信號(hào)PI1相連通,又與輸入信號(hào)PI2相連通,則稱PI1與PI2相關(guān)度為N,用(PI1,PI2)=N或(PI2,PI1)=N表示.如果PI1與PI2無(wú)關(guān),則記(PI1,PI2)=0或(PI2,PI1)=0.根據(jù)對(duì)圖5所示的電路的分析我們可以得到以下兩個(gè)結(jié)論.結(jié)論1.如果兩個(gè)輸入信號(hào)PI1和PI2無(wú)關(guān)(見(jiàn)圖7(a)),則把這兩個(gè)輸入信號(hào)排序在不同掃描鏈上的相同列上(如圖8所示),不影響被測(cè)電路的故障覆蓋率.結(jié)論2.如果兩個(gè)輸入信號(hào)PI1和PI2相關(guān)聯(lián)(見(jiàn)圖7(b)),則把這兩個(gè)輸入信號(hào)排序在不同掃描鏈上的相同列上時(shí),PI1與PI2的相關(guān)度N越大,被測(cè)電路的故障覆蓋率降低的可能性就越大.觀察圖7(b)可以看出N越大,圖中陰影區(qū)域越大.陰影區(qū)域中的故障的檢測(cè)受PI1和PI2的影響,如果把這兩個(gè)輸入信號(hào)排序在不同掃描鏈上的相同列上,則這兩個(gè)輸入信號(hào)只能取相同的值,此時(shí)陰影部分中的故障覆蓋損失可能性隨著N越大而越大.由上述分析可知為了提高故障覆蓋率,要求構(gòu)造多掃描時(shí)盡可能地將無(wú)關(guān)的輸入信號(hào)排序在多掃描鏈的相同列上.定義4.在多掃描鏈構(gòu)造中掃描鏈S1和S2之間的相關(guān)度用Γ(S1,S2)表示.其中S1中觸發(fā)器排序?yàn)閧C1,1,C1,2,…,C1,n},S2中的觸發(fā)器排序?yàn)閧C2,1,C2,2,…,C2,m},則得Γ(S1,S2)=min(n,m)∑i=1(C1,i,C2,i)=CL∑i=1(C1,i,C2,i)(1)這里需要說(shuō)明的是多掃描鏈構(gòu)造是等長(zhǎng)排序的,排序的結(jié)果可能是n等于m或者n與m相差為1.為了簡(jiǎn)化公式,本文規(guī)定單掃描鏈長(zhǎng)度CL=n=m.推導(dǎo)的結(jié)果對(duì)n與m相差1的情況也同樣適用.定義5.一個(gè)具有k個(gè)并行掃描鏈的多掃描鏈M中兩兩不同掃描鏈之間的相關(guān)度之和定義為該多掃描鏈M的相關(guān)度R(M),記為R(Μ)=k-1∑i=1k∑j=i+1Γ(Si,Sj)=k-1∑i=1k∑j=i+1CL∑t=1(Ci,t,Cj,t)(2)仍以圖5中電路為例,當(dāng)掃描鏈的構(gòu)造為{a1,a2},{a3,a4}時(shí),對(duì)應(yīng)的掃描鏈相關(guān)度R(M)=4;而當(dāng)掃描鏈的構(gòu)造為{a2,a1},{a3,a4}時(shí),對(duì)應(yīng)的掃描鏈相關(guān)度R(M)=1.因而在結(jié)論1和2的基礎(chǔ)上我們可以進(jìn)一步得結(jié)論3.結(jié)論3.在掃描鏈數(shù)k一定的情況下多掃描鏈的相關(guān)度越大,則被測(cè)電路的故障覆蓋率降低的可能性就越大;反之多掃描鏈的相關(guān)度越小,則被測(cè)電路的故障覆蓋率降低的可能性就越小.用具有最小相關(guān)度的多掃描鏈測(cè)試時(shí),被測(cè)電路的故障覆蓋率降低的可能性最小.基于此,本文提出的多掃描鏈構(gòu)造的目的就是要在規(guī)定的掃描鏈數(shù)k的情況下實(shí)現(xiàn)具有最小相關(guān)度minR(M)的多掃描鏈.公式(2)進(jìn)一步變形為R(Μ)=CL∑t=1k-1∑i=1k∑j=i+1(Ci,t,Cj,t)=CL∑t=1Ρos(t)(3)Ρos(t)=k-1∑i=1k∑j=i+1(Ci,t,Cj,t)(4)其中Pos(t)的含義為多掃描鏈上第t列上兩兩輸入信號(hào)之間的相關(guān)度之和,而R(M)的含義則為多掃描鏈上每列上的相關(guān)度之和,CL為單掃描鏈長(zhǎng)度.從式(4)我們可以得到一個(gè)具有更一般意義的公式,見(jiàn)式(5).Ρos(t)=|t|-1∑i=1|t|∑j=i+1(Ci,t,Cj,t)(5)這里|t|為多掃描鏈的第t列上的輸入信號(hào)數(shù).此時(shí)多掃描鏈的相關(guān)度的含義對(duì)于n=m或n與m相差為1的情況都適用.定義6.對(duì)于多掃描鏈M而言,如果存在兩列t1和t2上的兩個(gè)輸入信號(hào)Cθ,t1和Cφ,t2滿足不等式∑t1θ+∑t2φ>∑t1θ,φ+∑t2φ,θ?t1≠t2∈[1?CL]?θ∈[1?|t1|]?φ∈[1?|t2|],則交換這兩個(gè)輸入信號(hào)在多掃描鏈M上的位置,這樣的交換過(guò)程被稱為一次交換操作.其中∑t1θ=|t1|∑i=1,i≠θ(Ci,t1,Cθ,t1)?∑t2φ=|t2|∑i=1,i≠φ(Ci,t2,Cφ,t2)?∑t1θ,φ=|t1|∑i=1,i≠θ(Ci,t1,Cφ,t2)?∑t2φ,θ=|t2|∑i=1,i≠φ(Cθ,t1,Ci,t2),其中CL為單掃描鏈長(zhǎng)度,|t1|和|t2|分別是第t1列和第t2列上的輸入信號(hào)數(shù).從定義6可以看出一次交換操作交換的一定是不同兩列上的兩個(gè)輸入信號(hào)的位置,這是因?yàn)楦鶕?jù)公式(3)可知,同一列上的兩個(gè)輸入信號(hào)的位置的交換不影響該多掃描鏈對(duì)應(yīng)的相關(guān)度的大小.定理1.對(duì)于一種多掃描鏈M0而言,經(jīng)過(guò)有限次的一次交換操作,一定能夠?qū)崿F(xiàn)一種構(gòu)造形式MP,對(duì)應(yīng)該構(gòu)造形式得到的多掃描鏈的任意兩個(gè)列t1和t2上的任意兩個(gè)輸入信號(hào)Cθ,t1和Cφ,t2,?t1≠?t2∈[1,CL],?θ∈[1,|t1|],?φ∈[1,|t2|],不等式∑t1θ+∑t2φ≤∑t1θ,φ+∑t2φ,θ均成立,且該多掃描鏈對(duì)應(yīng)的相關(guān)度R(MP)最小.證明.該定理分兩步證明.第一步首先證明從構(gòu)造形式M0經(jīng)過(guò)有限次的一次交換操作,一定能夠?qū)崿F(xiàn)一種對(duì)應(yīng)任意兩列上的任意兩個(gè)不同的輸入信號(hào)均滿足定理中的不等式條件的構(gòu)造形式MP;第二步證明構(gòu)造形式MP對(duì)應(yīng)的相關(guān)度R(MP)最小.第一步證明:對(duì)于多掃描鏈M0而言,如果掃描鏈上的任意兩列上的任意兩個(gè)輸入信號(hào)均滿足定理中的不等式條件,則M0為最終結(jié)果MP.否則多掃描鏈M0上一定存在至少一對(duì)分布在不同列上的不同輸入信號(hào),使得不等式的關(guān)系不滿足.任取一對(duì),假設(shè)為A和B,A在ti列上,B在tj列上,ti≠tj∈[1,CL],同時(shí)∑tiA+∑tjB>∑tiA,B+∑tjB,A,此時(shí)得多掃描鏈M0對(duì)應(yīng)的相關(guān)度為R(Μ0)=Ρos(ti)+Ρos(tj)+CL∑t=1,t≠ti,t≠tjΡos(t)(6)將A和B在多掃描鏈M0上位置交換得新的多掃描鏈M1,此時(shí)R(M1)相對(duì)于R(M0)只是ti和tj兩列的相關(guān)度值發(fā)生了變化,其它列的值不受影響,則得R(Μ1)=Ρos(t1i)+Ρos(t1j)+CL∑t=1,t≠ti,t≠tjΡos(t)(7)此時(shí)Ρos(ti)=∑tiA+u?Ρos(tj)=∑tjB+v?Ρos(t1i)=∑tiA,B+u?Ρos(t1j)=∑tjB,A+v?u和v分別為與輸入信號(hào)A和B無(wú)關(guān)的值.顯然由于∑tiA+∑tjB>∑tiA,B+∑tjB,A,可得Pos(t1i)+Pos(t1j)<Pos(ti)+Pos(tj),進(jìn)一步得R(M1)<R(M0).再對(duì)新的多掃描鏈M1進(jìn)行判斷,如果其任意兩列上的任意兩個(gè)輸入信號(hào)均滿足不等式條件,則M1為最終結(jié)果MP.否則進(jìn)行一次交換操作得新的多掃描鏈M2,且R(M2)<R(M1),以此類推.從上述分析可知每執(zhí)行一次交換操作得到的新的多掃描鏈的相關(guān)度值遞減一次,變化差值為一個(gè)正整數(shù).同時(shí)由于對(duì)于任何多掃描鏈設(shè)計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)的最小相關(guān)度一定是一個(gè)大于等于0的正整數(shù),即存在下限值,所以這種相關(guān)度值遞減停止的條件,也是一次交換操作停止的條件一定是得到一種構(gòu)造形式MP,該構(gòu)造形式對(duì)應(yīng)的多掃描鏈上的任意兩個(gè)列t1和t2上的任意兩個(gè)輸入信號(hào)Cθ,t1和Cφ,t2,?t1≠?t2∈[1,CL],?θ∈[1,|t1|],?φ∈[1,|t2|],不等式∑t1θ+∑t2φ≤∑t1θ,φ+∑t2φ,θ均成立,且一次交換操作的次數(shù)有限,否則仍可進(jìn)行一次交換操作.第二步證明:已知對(duì)于多掃描鏈MP而言,掃描鏈上的任意兩個(gè)列t1和t2上的任意兩個(gè)輸入信號(hào)Cθ,t1和Cφ,t2均滿足∑t1θ+∑t2φ≤∑t1θ,φ+∑t2φ,θ.如果交換多掃描鏈上的任意兩個(gè)不同的輸入信號(hào),則只能存在兩種情況.情況1.這兩個(gè)輸入信號(hào)在相同列上,它們的位置交換不影響相關(guān)度R(MP).情況2.這兩個(gè)輸入信號(hào)分別在不同的兩列上,它們的位置交換后得到新的多掃描鏈對(duì)應(yīng)的相關(guān)度只能大于等于R(MP).因此由此可見(jiàn)多掃描鏈MP對(duì)應(yīng)的相關(guān)度R(MP)值最小.證畢.從式(3)和定理1的證明可知實(shí)現(xiàn)最小相關(guān)度的多掃描鏈的構(gòu)造不唯一,但最小相關(guān)度R(MP)值則一定唯一.此外這里需要說(shuō)明的是假設(shè)|t2|為1時(shí)φ=1且∑t2φ=∑t2φ,θ=0.根據(jù)定理1可得具有最小R(M)的多掃描鏈的構(gòu)造算法如下:Step1.根據(jù)給定的電路計(jì)算兩兩不同輸入信號(hào)的相關(guān)度;Step2.輸入多掃描鏈中掃描鏈數(shù)k,計(jì)算單掃描鏈的長(zhǎng)度CL,把電路的全部輸入信號(hào)分布在k個(gè)掃描鏈上;Step3.t1=1,t2=2,θ=1,φ=1;Step4.計(jì)算∑t1θ?∑t2φ?∑t1θ,φ?∑t2φ,θ;Step5.如果∑t1θ+∑t2φ>∑t1θ,φ+∑t2φ,θ,則交換輸入信號(hào)Cθ,t1和Cφ,t2在掃描鏈上的位置,轉(zhuǎn)Step3;如果∑t1θ+∑t2φ≤∑t1θ,φ+∑t2φ,θ,則判斷多掃描鏈上的第t2位上輸入信號(hào)是否都被分析完成,是則轉(zhuǎn)Step6;否則φ=φ+1,轉(zhuǎn)Step4;Step6.判斷多掃描鏈上的第t1位是否都被分析完,是則轉(zhuǎn)Step7;否則θ=θ+1,φ=1,轉(zhuǎn)Step4;Step7.判斷多掃描鏈上的第t2位是否是最后一位,是則轉(zhuǎn)Step8;否則t2=t2+1,θ=1,φ=1,轉(zhuǎn)Step4;Step8.判斷多掃描鏈上的第t1+1位是否是最后一位,是則算法結(jié)束,輸出多掃描鏈的構(gòu)造;否則t1=t1+1,t2=t1+1,θ=1,φ=1,轉(zhuǎn)Step4.多掃描鏈的構(gòu)造算法的復(fù)雜度為Ο(ΝΙk∑i=1k(ΝΙ-ik)),NI為電路中的輸入端數(shù),k為掃描鏈數(shù),x表示大于等于x的最小正整數(shù).此外步驟1中計(jì)算不同信號(hào)間相關(guān)度的復(fù)雜度為O(N21+N1NO),NO為電路中的輸出端數(shù).仍以圖5所示的例子電路來(lái)說(shuō)明多掃描鏈構(gòu)造算法.該電路的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的連通性及輸入信號(hào)間的相關(guān)度分別見(jiàn)圖9(a)和(b).其中圖9(a)中的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的相交處填寫1表示相連通,其它表示不相通.采用兩個(gè)掃描鏈來(lái)測(cè)試該電路,這兩個(gè)掃描鏈初始化為圖6.根據(jù)多掃描鏈構(gòu)造算法,t1=1,t2=2,θ=1,φ=1,這時(shí)考察的輸入信號(hào)是a1和a2,進(jìn)一步得∑11=(a1?a3)=2?∑21=(a2?a4)=2?∑11,1=(a1?a4)=0?∑21,1=(a3?a2)=1.此時(shí)∑11+∑21>∑11,1+∑21,1,則交換a1和a2在掃描鏈上的位置.再初始化t1=1,t2=2,θ=1,φ=1,對(duì)掃描鏈重新進(jìn)行考察,最后得圖10中的兩掃描鏈的構(gòu)造形式,其對(duì)應(yīng)的R(M)最小為1.4測(cè)試生成結(jié)構(gòu)的建立構(gòu)造相關(guān)度R(M)最小的多掃描鏈雖然能夠減少由于不同掃描鏈之間的相關(guān)性,進(jìn)而提高利用多掃描鏈測(cè)試時(shí)的故障覆蓋率,但仍不能保證實(shí)現(xiàn)電路中故障的完全檢測(cè).這主要因?yàn)殡娐分腥源嬖谝恍┮蠖鄴呙桄湹耐涣猩系男盘?hào)相異才能檢測(cè)的難測(cè)故障.對(duì)于這些難測(cè)故障可以通過(guò)改變部分掃描鏈上的特定位置的值實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的檢測(cè),具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖11.圖中異或門的一個(gè)輸入連接多掃描鏈上特定的位置,另一個(gè)輸入受控制信號(hào)test_con和BCL電路輸出的控制,而BCL的輸出又受LFSR狀態(tài)的控制.當(dāng)test_con值為‘0’時(shí),BML電路的輸出為掃描鏈上的值;當(dāng)test_con值為‘1’時(shí),在某一LFSR狀態(tài)作用下BCL輸出為1,則使掃描鏈的某特定位上的值經(jīng)過(guò)異或門后變?yōu)樵档姆?再輸出到被測(cè)電路.在此功能定義下BCL電路可以用PLA來(lái)實(shí)現(xiàn).此外從圖11還可以看出多掃描鏈上的信號(hào)到BML電路的輸出只通過(guò)一個(gè)異或門,因此附加BML邏輯電路對(duì)電路的性能影響不大.這里需要說(shuō)明的是:本文采用LFSR的特征多項(xiàng)式均是本原多項(xiàng)式,即利用該LFSR可以實(shí)現(xiàn)最大周期的偽隨機(jī)序列.其次當(dāng)掃描鏈長(zhǎng)度m與2s-1(s為L(zhǎng)FSR階數(shù))滿足互質(zhì)時(shí),s階LFSR可以向m位長(zhǎng)的掃描鏈生成2s-1個(gè)不同的測(cè)試向量.由于本文提出的測(cè)試向量生成方法是采用CL階LFSR向CL位長(zhǎng)的多掃描鏈同時(shí)生成測(cè)試向量,所以在多掃描鏈構(gòu)造過(guò)程中掃描鏈數(shù)k的選取應(yīng)注意盡可能地滿足CL與2CL-1互質(zhì)的條件,以保證能夠生成2CL-1個(gè)測(cè)試向量.這樣對(duì)于任何針對(duì)難測(cè)故障生成的測(cè)試向量,總能夠通過(guò)找到一個(gè)由LFSR輸入到多掃描鏈中的向量,通過(guò)改變其中部分特定位上的值實(shí)現(xiàn).進(jìn)而還可以避免對(duì)同一個(gè)多掃描鏈中的向量的多次特定位的改變以實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試向量的現(xiàn)象.仍以圖5中的例子電路說(shuō)明BML設(shè)計(jì).該電路的掃描鏈的構(gòu)成為{a2,a1},{a3,a4},在應(yīng)用測(cè)試向量集{0110,1001,1111}的基礎(chǔ)上添加測(cè)試向量{1010,1100}就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路中所有故障的完全檢測(cè).這兩個(gè)添加的測(cè)試向量的實(shí)現(xiàn)方式分別見(jiàn)圖12中的(a)和(b).根據(jù)圖12可知BCL實(shí)現(xiàn)的功能為當(dāng)LFSR的狀態(tài)為(11)和(10)時(shí)BCL分別輸出為1,其它時(shí)則輸出0,因而對(duì)每一特定位的控制信號(hào)設(shè)計(jì)結(jié)果如圖13所示.經(jīng)過(guò)分析可知如果實(shí)現(xiàn)不同測(cè)試向量時(shí)需要改變的特定位的位置是相同的,則這些特定位的信號(hào)可以共用一個(gè)BCL輸出信號(hào),圖13中的電路可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為圖14所示的電路.在此測(cè)試生成結(jié)構(gòu)下該電路的測(cè)試過(guò)程如下:綜上所述本文提出的基于多掃描鏈的內(nèi)建自測(cè)試方法的設(shè)計(jì)過(guò)程如下:(1)先根據(jù)掃描鏈個(gè)數(shù)k確定多掃描鏈中單掃描鏈的長(zhǎng)度CL,進(jìn)而確定測(cè)試向量生成器LFSR的階數(shù)CL,然后再進(jìn)行多掃描鏈的構(gòu)造;(2)應(yīng)用全部2CL-1個(gè)測(cè)試向量測(cè)試被測(cè)電路,考察故障覆蓋率,確定難測(cè)故障集;(3)利用ATPG生成難測(cè)故障集的最小確定性測(cè)試向量集;(4)根據(jù)最小確定性測(cè)試向量集設(shè)計(jì)硬件開銷最小的位改變邏輯電路.從對(duì)圖3—14所示的例子電路的BML電路設(shè)計(jì)可知影響B(tài)ML電路實(shí)現(xiàn)的硬件開銷的因素有:應(yīng)用全部2CL-1個(gè)測(cè)試向量所能實(shí)現(xiàn)的故障覆蓋率FC、最小確定性測(cè)試向量集T和針對(duì)每一個(gè)確定性測(cè)試向量需要改變的特定位的個(gè)數(shù).當(dāng)初始實(shí)現(xiàn)的故障覆蓋率FC越大則BML電路硬件開銷越小;當(dāng)測(cè)試向量集T越小則BML電路的硬件開銷越小;針對(duì)每一個(gè)確定性測(cè)試向量需要改變的特定位的個(gè)數(shù)越少則BML電路的硬件開銷越小,反之則越大.因此為了使BML電路實(shí)現(xiàn)的硬件開銷小,BML電路設(shè)計(jì)的一般原則如下:(1)為實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的測(cè)試向量,需改變的特定位盡可能地少;(2)實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試向量時(shí)需改變的特定位的位置盡可能地相同或在其它測(cè)試向量的實(shí)現(xiàn)中該位置對(duì)應(yīng)的值為無(wú)關(guān)位;(3)避免實(shí)現(xiàn)不同的確定性測(cè)試向量應(yīng)用同一個(gè)LFSR狀態(tài)控制實(shí)現(xiàn).5顯示的輸出信號(hào)數(shù)表1顯示的是驗(yàn)證電路的規(guī)模及多掃描鏈構(gòu)造算法的執(zhí)行時(shí)間;第2列顯示的輸入信號(hào)數(shù)是指電路的原始輸入