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基于JTAG接口电路测试与故障诊断系统的硬件电路设计

作　者: 陈东
导　师: 谢永乐
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: IEEE1149.1 边界扫描 数字电路 测试诊断 USB
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 24次
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内容摘要


当今时代被称为“信息时代”，现代社会发展的一个重要内容是信息科学技术的快速发展，信息科学技术已经进入到了社会生活的各个方面并发挥着越来越大的作用。测试测量技术被广泛的运用于电子设备行业，涉及了信息技术的各个方面。随着微电子技术的快速发展以及电子元器件广泛采用高密度引脚的表面封装形式，使得数字设备更加复杂，功能更多，规模更大。传统的测试方法越来越难以对现代数字电路设备进行测试，而且测试代价（包括测试费用和测试时间）也越来越难以接受。在此背景下，一种新的测试标准—即边界扫描测试技术，也称之为IEEE1149.1标准协议出现了，边界扫描测试技术的实现方法是通过预先在芯片管脚增加电路的虚拟探头作用，通过该虚拟探头来实现对数字电路的测试。针对板级数字电路中普遍使用的主要元器CPLD、FPGA和DSP等均已支持边界扫描测试的背景下，本文开发并实现了一种基于边界扫描测试技术的数字电路测试与故障诊断的测试系统，该系统采用图形化界面进行测试诊断，可实时获取被测数字电路的状态并显示，能够快速准确地对数字电路进行测试与故障诊断。本课题所设计开发的数字电路测试及故障诊断系统是由上位机软件部分和测试控制器硬件部分组成。作者在掌握可测性设计理论，了解国内外可测性设计技术发展动态，掌握相关的故障诊断算法核心及实现，使用边界扫描测试的IEEE1149.1规范，设计了本文数字测试及故障诊断系统的主要功能是基于边界扫描测技术实现功能测试、芯片管脚状态的即时获取、对具体管脚状态的设置以及实现互连测试功能，最后通过上位机软件进行显示与故障定位。本文所研究的重点和系统开发的主要内容是边界扫描测试控制器的硬件实现。测试控制器提供测试所需的可变测试时钟，同时测试控制器获取来自上位机的测试数据，通过对测试数据的格式与内容进行分析处理，确定测试类型，执行相应的操作。在测试过程中对数据进行存储处理。测试控制器与上位机之间通过USB电缆连接，USB传输使用CYPRESS公司生产的专用接口芯片实现，相比串口等系统数据传输速率大大的提高，具有线上升级功能。同时测试控制器采用FPGA实现，具有在线可编程能力，整个测试控制器可升级，使用方便，具有较好的通用性。本文以多板卡数字电路系统板作为本文的被测电路，该电路具有较好的可测性设计，满足测试要求。通过使用本文的测试系统,，经过实际的测试诊断，给出测试诊断结果。实验结果表明，硬件系统设计成功，运行稳定，测试准确，精度较高，具有很好的实用价值。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 课题背景与研究意义  12-14
    1.1.1 课题背景  12-13
    1.1.2 课题意义  13-14
  1.2 国内外发展动态概要  14-15
  1.3 本文的工作  15-16
  1.4 课题的内容组织结构  16-17
第二章 边界扫描测试技术原理  17-26
  2.1 边界扫描测试技术介绍  17
  2.2 边界扫描测试技术的基本原理  17-19
  2.3 边界扫描技术的基本结构  19-24
    2.3.1 TAP 控制器  20-22
    2.3.2 边界扫描测试寄存器  22-23
    2.3.3 边界扫描单元  23-24
  2.4 BSDL 简介  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 系统总体方案设计  26-37
  3.1 数字电路板测试与故障诊断系统概述  26-30
    3.1.1 电路板测试的目的  26-27
    3.1.2 电路板测试的原理  27-28
    3.1.3 电路板测试的方法  28
    3.1.4 数字电路测试与故障诊断系统的设计开发过程  28-30
  3.2 数字电路测试与故障诊断系统设计目标  30-31
  3.3 系统总体方案设计  31-36
    3.3.1 故障诊断测试系统硬件总体设计  33
    3.3.2 故障诊断测试系统流程图示  33-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 测试系统硬件电路模块设计仿真及调试  37-71
  4.1 主控制器模块硬件电路设计  37-45
    4.1.1 主控制器的功能  37-38
    4.1.2 主控芯片的选择  38-39
    4.1.3 主控制器模块的硬件电路设计  39-45
  4.2 主控制器模块的设计与仿真调试  45-58
    4.2.1 主控制工作流程  46-48
    4.2.2 主控制模块设计  48-49
    4.2.3 时钟模块的仿真调试  49-51
    4.2.4 USB 读写控制模块设计仿真调试  51-53
    4.2.5 TMS 信号模块设计仿真调试  53-54
    4.2.6 TDI 模块设计仿真调试  54-55
    4.2.7 TDO 模块设计仿真调试  55-57
    4.2.8 FIFO 存储模块设计仿真调试  57-58
  4.3 USB 接口模块硬件电路设计  58-66
    4.3.1 USB 接口芯片选型  58-59
    4.3.2 USB 接口电路设计  59-62
    4.3.3 固件设计及调试  62-66
  4.4 主控模块与 USB 模块的设计及调试  66-70
    4.4.1 系统硬件电路 PCB 制作  67-68
    4.4.2 系统整体连接调试  68-70
  4.5 本章小结  70-71
第五章 测试系统应用实例  71-80
  5.1 测试控制器与被测电路  71-72
  5.2 测试系统整体连接  72-73
  5.3 测试调试过程  73-79
    5.3.1 芯片 ID 码测试  74-75
    5.3.2 芯片管脚状态获取  75-76
    5.3.3 芯片管脚状态设置  76-79
  5.4 本章小结  79-80
第六章 总结  80-82
致谢  82-83
参考文献  83-85

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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