嵌入式計(jì)算系統(tǒng)調(diào)測(cè)方法與技術(shù)綜述

摘要：敘述嵌入式計(jì)算系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)階段、生產(chǎn)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境三種情況下的調(diào)測(cè)技術(shù)和方法，以及如何在硬件和軟件設(shè)計(jì)中進(jìn)行可觀(guān)測(cè)性和可測(cè)試性設(shè)計(jì)。

    關(guān)鍵詞：在線(xiàn)測(cè)試 可觀(guān)測(cè)性 可測(cè)試性 BDM JTAG

引言

對(duì)于含有微處理器的裝置來(lái)說(shuō)，調(diào)測(cè)總是軟件和硬件結(jié)合的。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的階段以排錯(cuò)為主，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)后期以及生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行階段，則是以測(cè)試為主。不同的階段，調(diào)測(cè)的內(nèi)容、手段和使用的工具不盡相同。

測(cè)試接口并不是系統(tǒng)功能的一部分，測(cè)試接口設(shè)計(jì)本身也需要成本。對(duì)于小型簡(jiǎn)單系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有必要也不允許（成本考慮）設(shè)計(jì)測(cè)試接口；對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)測(cè)試接口的花費(fèi)是值得的。良好的測(cè)試接口設(shè)計(jì)可經(jīng)縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，給產(chǎn)品維護(hù)、維修帶來(lái)便利。

對(duì)于嵌入式計(jì)算系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)試往往是軟件和硬件相結(jié)合的，既有借助于“正確”的軟件來(lái)測(cè)試硬件，也有借助于“正確”的硬件來(lái)測(cè)試軟件。由于軟件設(shè)計(jì)人員和硬件設(shè)計(jì)人員的技術(shù)隔膜，二者常常在出現(xiàn)問(wèn)題后相互指責(zé)，難以界定是軟件還是硬件問(wèn)題。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，必須對(duì)硬件有足夠的了解。這一點(diǎn)，和通用計(jì)算平臺(tái)上的軟件設(shè)計(jì)是不同的；反之，硬件人員也必須能夠編寫(xiě)一些測(cè)試軟件，以證明其設(shè)計(jì)的正確性。

1 開(kāi)發(fā)階段的調(diào)制方法

1.1 RAM版本的目標(biāo)系統(tǒng)調(diào)試

通過(guò)ICE（In-Circuit-Emulate）來(lái)調(diào)試目標(biāo)板是開(kāi)發(fā)人員最常用的手段。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，由于各種軟件和硬件問(wèn)題很多，通過(guò)仿真器并結(jié)合邏輯分析儀、示波器等硬件信號(hào)測(cè)試工具能夠很好地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

在仿真器環(huán)境下，通過(guò)仿真器的監(jiān)控軟件來(lái)控制用戶(hù)軟件的運(yùn)行，使用斷點(diǎn)、單步跟蹤和查看變量、CPU寄存器、存儲(chǔ)器的數(shù)值等手段來(lái)查找問(wèn)題。由于仿真器的軟件和硬件需要一定的CPU資源，用戶(hù)軟件在仿真器環(huán)境下運(yùn)行和脫離仿真器后獨(dú)立運(yùn)行是有區(qū)別的。好的仿真器能夠盡量減小這種區(qū)別。常見(jiàn)的仿真器從技術(shù)上區(qū)分有：?jiǎn)蜟PU仿真器、雙CPU仿真器和ROM仿真器。

在仿真器環(huán)境下，程序一般是在仿真器的RAM存儲(chǔ)器中運(yùn)行的，所以這種階段也稱(chēng)為“RAM版本的目標(biāo)系統(tǒng)調(diào)試”。

1.2 ROM版本的目標(biāo)系統(tǒng)調(diào)試

在仿真器環(huán)境下，目標(biāo)板運(yùn)行調(diào)試正確后，(范文先生網(wǎng)www.htc668.com收集整理)一般的做法是將應(yīng)用程序?qū)懭肽繕?biāo)板的非易失性存儲(chǔ)器中，讓目標(biāo)板單獨(dú)運(yùn)行。在很多情況下，目標(biāo)板系統(tǒng)往往不能運(yùn)行或者運(yùn)行結(jié)果和仿真器環(huán)境下不一致。而沒(méi)有連接仿真器，無(wú)法觀(guān)察各種軟件狀態(tài)，給分析問(wèn)題造成一定困難。在目標(biāo)板上設(shè)計(jì)指示電路有助于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；在電路板上增加1個(gè)LED是最簡(jiǎn)單也是很有效的方法。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)1個(gè)數(shù)碼管顯示輸出接口，或者設(shè)計(jì)1個(gè)調(diào)試用串口，將調(diào)試信息發(fā)送到PC機(jī)上顯示。

在使用PC機(jī)作為顯示輸出設(shè)備時(shí)，一般的做法是使用Winodws自帶的超級(jí)終端軟件，無(wú)需另外編制程序。和前二種方法相比，該方法的接口信號(hào)是雙向的，調(diào)試者可以通過(guò)PC機(jī)輸入信息到目標(biāo)板中，設(shè)定顯示信息的類(lèi)別。這一點(diǎn)，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)試是很有價(jià)值的，CISCO公司的很多路由器產(chǎn)品就使用這種方法來(lái)維護(hù)和調(diào)試。

2 生產(chǎn)階段的測(cè)試方法

生產(chǎn)階段的測(cè)試只是對(duì)硬件電路或者系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試目的是為了對(duì)產(chǎn)品或者部件進(jìn)行分檢，找出有缺陷的產(chǎn)品。測(cè)試內(nèi)容包括：

*裸板測(cè)試——檢查未安裝元器件的電路板上的開(kāi)路和短路缺陷；

*成品生產(chǎn)缺陷分析——檢查已安裝元器件的電路板上焊點(diǎn)的短路和開(kāi)路缺陷；

*成品電氣性能測(cè)試——認(rèn)證每個(gè)單元器件的上電運(yùn)作；

*產(chǎn)品功能測(cè)試——認(rèn)證電路模塊的功能。

生產(chǎn)測(cè)試和開(kāi)發(fā)階段的硬件測(cè)試不同，需要測(cè)試方法快速、能成批測(cè)試，易于在制造生產(chǎn)線(xiàn)上安裝。在生產(chǎn)的不同階段使用的測(cè)試工具和技術(shù)也不相同。目前常用的測(cè)試工具和技術(shù)有：人工視覺(jué)檢查（MVI）、在線(xiàn)測(cè)試（ICT）、自動(dòng)光學(xué)測(cè)試（AOI）、自動(dòng)X射線(xiàn)測(cè)試（AXI）。其中人工視覺(jué)測(cè)試（MVI）只能用于小批量試制產(chǎn)品。

在線(xiàn)測(cè)試（ICT）是最常用的一種線(xiàn)路板測(cè)試方法：使用專(zhuān)門(mén)的針床與已焊接好的線(xiàn)路板上的元器件接觸，通過(guò)針床在線(xiàn)路板上施加微小電壓來(lái)測(cè)試線(xiàn)路通斷、元件是否正確安裝。由于需要為特定電路板設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具，適合于單一品種民用型家電線(xiàn)路板極大規(guī)模生產(chǎn)的測(cè)試；缺點(diǎn)是在高密度的SMT線(xiàn)路板測(cè)試?yán)щy。目前的替代解決辦法是使用光學(xué)方法測(cè)試（如AOI，AXI），或者使用邊界掃描技術(shù)（即基于IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)的JTAG測(cè)試接口）測(cè)試。后者需要IC或者線(xiàn)路板支持此技術(shù)。

功能測(cè)試是生產(chǎn)過(guò)程的最后階段使用，測(cè)試線(xiàn)路板或者系統(tǒng)的功能指標(biāo)，一般的

功能測(cè)試需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備和測(cè)試軟件。

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分為三種情況：一種是在線(xiàn)測(cè)試，測(cè)試設(shè)備不停止運(yùn)行；一種是停機(jī)測(cè)試，被測(cè)試設(shè)備停止運(yùn)行；第三種為脫機(jī)測(cè)試，將被測(cè)部件從運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)取出，放到專(zhuān)用的測(cè)試裝備上進(jìn)行測(cè)試。從測(cè)試技術(shù)角度上說(shuō)，后二者更容易進(jìn)行各種測(cè)試；對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，往往故障和問(wèn)題需要在設(shè)備運(yùn)行時(shí)才能發(fā)現(xiàn)和定位，必須進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)試。究竟采取哪種方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，取決于故障狀況和實(shí)際應(yīng)用是否允許立即停機(jī)。

開(kāi)發(fā)階段產(chǎn)品和成熟產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求也不同：前者測(cè)試目的主要是發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，由產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行；后者側(cè)重于發(fā)現(xiàn)使用中的問(wèn)題和失效的部件，目的是更換部件，由產(chǎn)品使用人員進(jìn)行。（但測(cè)試方法和步驟也有可能是設(shè)計(jì)人員制定的。）

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和試驗(yàn)室測(cè)試的最大區(qū)別就是測(cè)試設(shè)備難以安裝和連接：線(xiàn)路板封閉在機(jī)箱中，測(cè)試信號(hào)線(xiàn)很難引入，即使設(shè)備外殼上留有測(cè)試插座，測(cè)試信號(hào)線(xiàn)也需要很長(zhǎng)，傳統(tǒng)的在線(xiàn)仿真器在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中無(wú)法使用。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)往往沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室里的各種測(cè)試儀器和設(shè)備，因此，必須有更好的方法和手段來(lái)完成測(cè)試。

    嵌入式處理器中目前有很多芯片具有類(lèi)似Motorola公司683XX系列處理器的BDM調(diào)試接口（詳見(jiàn)第5部分）。這種接口是串行的，處理器內(nèi)部固化了調(diào)試微碼，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 帶來(lái)了方便。對(duì)于不具備這種接口的嵌入式計(jì)算系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將關(guān)鍵信號(hào)點(diǎn)引出到一個(gè)測(cè)試接口插座上，通過(guò)該插座可輸入測(cè)試激勵(lì)信號(hào)和觀(guān)察輸出信號(hào)；對(duì)于軟件測(cè)試，可使用前文中所述的ROM板測(cè)試方法，外接顯示部件來(lái)觀(guān)察程序運(yùn)行情況。

軟件現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的另外一個(gè)要求是程序應(yīng)能夠現(xiàn)場(chǎng)下載，以便在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后能夠修改軟件。現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)下載程序的方法有兩種：一種是使用具有ISP功能的處理（如Philips公司的P89C51RD系列MCU等），另一種方案是將軟件設(shè)計(jì)成兩部分，一部分是應(yīng)用功能軟件，另一部分是完成前者下載到系統(tǒng)中的下載通信軟件。無(wú)論哪種方法，下載的主機(jī)均是PC機(jī)。如果需要達(dá)到遠(yuǎn)程調(diào)試和下載的目的，則要使用后一種方案。例如，在Echelon公司的Lonwork現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的程序均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載，這種功能為多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來(lái)了極大方便。

4 可測(cè)試性設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，產(chǎn)品測(cè)試的目的是驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的正確性，而可測(cè)試性部件的存在則能加快測(cè)試速度，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期；在生產(chǎn)階段，通過(guò)測(cè)試來(lái)剔除有缺陷的產(chǎn)品和部件；在使用階段，測(cè)試則用于故障定位，找出失效的部件并更換或者維修�？梢�(jiàn)，產(chǎn)品的測(cè)試在產(chǎn)品生命周期各階段均有十分重要的作用。可測(cè)試性設(shè)計(jì)應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就加以考慮，結(jié)合測(cè)試在不同階段的作用來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)試模塊和接口。

產(chǎn)品的可測(cè)試性設(shè)計(jì)要考慮的問(wèn)題有：測(cè)試的目的、測(cè)試部件的位置、測(cè)試部件的基本要素、內(nèi)置測(cè)試部件與外部測(cè)試設(shè)備儀器之間的電氣和機(jī)械連接，添加測(cè)試部件對(duì)被測(cè)模塊功能和性能的影響、測(cè)試部件的成本以及何時(shí)使用測(cè)試功能等。

如前所述，測(cè)試在產(chǎn)品不同階段是有差別的。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，很多參數(shù)需要定量和詳細(xì)地進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證產(chǎn)品在各種不同情況下是否能正常工作；測(cè)試參數(shù)，測(cè)試點(diǎn)較多，可以方便地連接各種外部測(cè)試儀器，也不需要考慮添加測(cè)試部件所帶來(lái)的附加成本。在產(chǎn)品生產(chǎn)和使用階段，測(cè)試的節(jié)點(diǎn)和參數(shù)數(shù)量也相對(duì)減少，測(cè)試一般是定性的，無(wú)需借助于外部設(shè)備的自測(cè)試，成本因素也必須考慮。

測(cè)試部件一般位于被測(cè)部件的接口和邊界位置上，如圖上所示，用于產(chǎn)品控制被測(cè)部件的激勵(lì)信號(hào)和采樣被測(cè)部件的輸出信號(hào)。測(cè)試部件一般由測(cè)試信號(hào)源、信號(hào)傳輸通道、測(cè)試觀(guān)察裝置等組成。測(cè)試部件可以完全包含在被測(cè)部件中，也可部分位于外部（如外接信號(hào)源和示波器等）。對(duì)于自動(dòng)測(cè)試，測(cè)試部件還包括被測(cè)部件的預(yù)期輸出存儲(chǔ)部件比較部分。

在一個(gè)系統(tǒng)中，如何劃分模塊，確定測(cè)試位置（即模塊的邊界）是關(guān)系到可測(cè)試性設(shè)計(jì)是否合理的首要問(wèn)題。模塊間最小相關(guān)原則和模塊內(nèi)最小相似原則是兩個(gè)重要依據(jù)：前者保證測(cè)試可以獨(dú)立進(jìn)行，不需要很多其它模塊的配合；后者可以使測(cè)試能正確反映被測(cè)模塊的大部分工況，不至于漏測(cè)很多工作狀態(tài)。

很多情況下，從被測(cè)模塊的邊界直接引出信號(hào)有困難，測(cè)試信號(hào)需要經(jīng)過(guò)其它模塊引入到被測(cè)模塊上。如果作為信號(hào)路徑的模塊對(duì)信號(hào)特征沒(méi)有改變，則稱(chēng)這種測(cè)試路徑是透明的，路徑模塊必須能在旁路模式和正常工作模式之間切換，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有局限性。對(duì)于硬件來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單的透明路徑是使用跳線(xiàn)。

對(duì)于簡(jiǎn)單嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)試一般包括上電自測(cè)試和人為測(cè)試。后者在故障出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，還包括定時(shí)自動(dòng)測(cè)試，比如在大型程控交換機(jī)和飛機(jī)機(jī)載電子設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，均定時(shí)進(jìn)行自檢。

可測(cè)試性設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮測(cè)試功能所使用對(duì)象的不同。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品使用人員和產(chǎn)品維護(hù)人員對(duì)測(cè)試內(nèi)容的要求是同的，需要進(jìn)行分層次的可測(cè)試性設(shè)計(jì)。

對(duì)于硬件和系統(tǒng)的可測(cè)試性設(shè)計(jì)已有IEEE1149.1/4/5等標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒，對(duì)于單純的軟件測(cè)試，目前尚無(wú)具體和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只有諸如代碼格式分析、白盒測(cè)試、黑盒測(cè)試、覆蓋測(cè)試等測(cè)試方法。軟件測(cè)試的途徑有兩個(gè)。一是在源代碼中增加大量測(cè)試代碼，使用條件編譯指令來(lái)控制形成調(diào)試、測(cè)試和最終發(fā)布等不同版本。調(diào)測(cè)版本的代碼規(guī)模要比最終的發(fā)布版本大很多，在問(wèn)題解決后，一般將臨時(shí)性測(cè)試代碼通過(guò)編譯開(kāi)關(guān)屏蔽。另外一個(gè)軟件測(cè)試途徑是使用專(zhuān)用的測(cè)試軟件（如法

國(guó)Telelogic公司的LOGISCOPE測(cè)試工具），這些測(cè)試軟件能完成諸如覆蓋測(cè)試、代碼格式分析等功能，但均是針對(duì)特定的語(yǔ)言和操作系統(tǒng)環(huán)境，使用上一些限制。

還需要說(shuō)明的就是“可觀(guān)測(cè)”設(shè)計(jì)的概念�？捎^(guān)測(cè)性和可測(cè)試性不同，不需要加入激勵(lì)信號(hào)，只觀(guān)察系統(tǒng)運(yùn)行中某些內(nèi)部狀態(tài)，比如軟件中某個(gè)重要變量的數(shù)值變化，硬件電路中某個(gè)IC引腳的信號(hào)電平等。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該保留這些觀(guān)察接口，以便需要時(shí)用它來(lái)判斷和分析系統(tǒng)的問(wèn)題。一個(gè)可測(cè)試的系統(tǒng)，一定是可觀(guān)測(cè)的，反之則不然。設(shè)計(jì)可測(cè)試性系統(tǒng)的目的是為了以后修改和改進(jìn)設(shè)計(jì)，而使系統(tǒng)具有可觀(guān)測(cè)性則是為了維護(hù)系統(tǒng)，判斷哪個(gè)是出故障的部件，以便更換�？蓽y(cè)試性設(shè)計(jì)一般用于新產(chǎn)品，而可觀(guān)測(cè)性設(shè)計(jì)用于成熟產(chǎn)品。當(dāng)然，在結(jié)構(gòu)、安裝條件和成本允許的情況下，成熟產(chǎn)品也應(yīng)具有可測(cè)試性。實(shí)際上，由于處理器技術(shù)和芯片的日新月異，已經(jīng)不存在真正意義上的成熟產(chǎn)品了。

在一類(lèi)產(chǎn)品中的可測(cè)試性設(shè)計(jì)應(yīng)該具有一致性，例如，用紅色LED表示電源狀態(tài)，所有電路板均應(yīng)采用紅色LED，點(diǎn)亮的頻率也應(yīng)該一致。作為企業(yè)，應(yīng)制定相關(guān)的測(cè)試接口標(biāo)準(zhǔn)，并且這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合行業(yè)習(xí)慣或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

5 測(cè)試和調(diào)試接口標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)試和調(diào)試接口標(biāo)準(zhǔn)：JTAG和BDM。

5.1 背景調(diào)試模式

在使用傳統(tǒng)的ICE來(lái)調(diào)試時(shí)，使用ICE中的CPU來(lái)取代目標(biāo)板中的CPU，目標(biāo)板和ICE之間使用多芯扁平電纜來(lái)連接，而ICE在使用時(shí)一般還需要縮主機(jī)（一般來(lái)PC）來(lái)連接。

在一些高端微處理器內(nèi)部已經(jīng)包含了用于調(diào)試的微碼，調(diào)試時(shí)仿真器軟件和目標(biāo)板上的CPU的調(diào)試微碼通信，目標(biāo)板 上的CPU無(wú)需取出。由于軟件調(diào)試指令無(wú)需經(jīng)過(guò)一段扁平電纜來(lái)控制目標(biāo)板，避免了高頻操作限制、交流和直流的不匹配以及調(diào)試線(xiàn)纜的電阻影響等問(wèn)題。這種調(diào)試模式在Motorola公司產(chǎn)品68300系列中被稱(chēng)為背景調(diào)試模式BDM（Background Debug Mode）。在仿真器和目標(biāo)之間使用8芯（或者10芯）的BDM接口來(lái)連接，其他公司的嵌入式處理器也有類(lèi)似功能，不過(guò)叫法不同，例如AMD公司在其X86微處理器上提供“AMDebug”的調(diào)試接口。

    實(shí)際上，BDM相當(dāng)于將ICE仿真器軟件和硬件內(nèi)置在處理器，這使得我們直接使用PC機(jī)的并口來(lái)調(diào)試軟件，不再需要ICE硬件，大大節(jié)約了汽油發(fā)成本。一些調(diào)試器供應(yīng)商也提供這種軟件產(chǎn)品（如XRAY）。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，為了調(diào)試一些特定問(wèn)題，可以直接使用BDM命令來(lái)調(diào)試目標(biāo)系統(tǒng)，以彌補(bǔ)商業(yè)調(diào)試軟件的不足。

BDM接口有8根信號(hào)線(xiàn)，也有為10根信號(hào)線(xiàn)的，如圖2所示。調(diào)試軟件通過(guò)4腳使CPU進(jìn)入背景調(diào)試模式，調(diào)試命令的串行信號(hào)則8通過(guò)腳輸入,同時(shí)4腳輸入信號(hào)步時(shí)鐘，而CPU中的微碼在執(zhí)行命令后會(huì)在10腳輸出調(diào)試結(jié)果指示信號(hào)�？梢�(jiàn)，BDM接口引線(xiàn)由并口和PC機(jī)相連，調(diào)試命令則是通過(guò)串行方式輸入的。

目前在CPU內(nèi)置的調(diào)試接口和微碼方面，各廠(chǎng)家尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。處理器廠(chǎng)家、工具開(kāi)發(fā)公司和儀器制造商曾于1998年組成了Nexus 5001 Forum(Nexus 5001論壇)，成員包括Motorola、Infineon Technologies、日立、ETAS和惠普公司等，正致力于制定一個(gè)統(tǒng)一的片上通用調(diào)試接口。這方面的進(jìn)一步情況可查閱http://www.nexus-standard.org/網(wǎng)站。

5.2 邊界掃描測(cè)試技術(shù)和JTAG接口

邊界掃描測(cè)試技術(shù)（Boundary-Scan Test Architecture）屬于一種可測(cè)試性設(shè)計(jì)。其基本思想是在芯片引腳和芯片內(nèi)部邏輯之間（即芯片邊界位置）增加串行連接的邊界掃描測(cè)試單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片引腳狀態(tài)的設(shè)定和讀取，使芯片引腳狀態(tài)具有可控性和可觀(guān)測(cè)性。

邊界掃描測(cè)試技術(shù)最初由各大半導(dǎo)體公司（Philips、IBM、Intel等）成立的聯(lián)全測(cè)試行動(dòng)小組JTAG（Join Test Action Group）于1988年提出，1990年被IEEE規(guī)定為電子產(chǎn)品可測(cè)試性設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)（IEEE1149.1/2/3）。目前，該標(biāo)準(zhǔn)已被一些大規(guī)模集成電路所采用（如DSP、CPU、FPGA等），而訪(fǎng)問(wèn)邊界掃描測(cè)試電路的接口信號(hào)定義標(biāo)準(zhǔn)被稱(chēng)為JTAG接口，很多嵌入式處理器內(nèi)置了這種測(cè)試接口。在Cygnal公司的C8051F000系列單片機(jī)中和一些FPGA芯片中，JTAG接口不僅能用于測(cè)試，也是器件的編程接口。

IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)支持以下3種測(cè)試功能：

*內(nèi)部測(cè)試——IC內(nèi)部的邏輯測(cè)試；

*外部測(cè)試——IC間相互連接的測(cè)試；

*取樣測(cè)試——IC正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)取樣測(cè)試。

圖3給出了具有2個(gè)芯片的系統(tǒng)的邊界掃描測(cè)試原理。

圖3中，TCK為測(cè)試同步時(shí)鐘輸入，TMS為測(cè)試模式選中輸入，TDI為測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，TDO為測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，由測(cè)試移位寄存器產(chǎn)品。圖3中的小方框表示位于芯片外圍的邊界掃描測(cè)試邏輯單元，芯片每個(gè)引腳信號(hào)經(jīng)過(guò)邊界掃描單元和內(nèi)部的功能單元相連接。

目前，邊界掃描技術(shù)的應(yīng)用主要在數(shù)字

IC的測(cè)試上，這種設(shè)計(jì)思想也可用于模擬系統(tǒng)、板級(jí)測(cè)試甚至系統(tǒng)測(cè)試上。IEEE也制定了和IEEE1149.1相類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)IEEE P1149.4（數(shù)�；旌闲盘�(hào)測(cè)試總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)）、IEEE 1149.5（電路板測(cè)試和維護(hù)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)）。

【嵌入式計(jì)算系統(tǒng)調(diào)測(cè)方法與技術(shù)綜述】相關(guān)文章：

嵌入式系統(tǒng)與普適計(jì)算08-06

面向?qū)ο蟮那度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)方法08-06

嵌入式系統(tǒng)中的內(nèi)存壓縮技術(shù)08-06

Java技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用08-06

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的演化—從單片機(jī)到單片系統(tǒng)08-06

嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析與開(kāi)發(fā)應(yīng)用08-06

嵌入式Linux系統(tǒng)CGI程序設(shè)計(jì)技術(shù)08-06

嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中斷管理技術(shù)研究08-06

Ontology 方法學(xué)綜述08-06