Verbindungen zwischen Bauteilen prüfen
Boundary Scan Debugging für Prototypen
Das Boundary Scan-Verfahren lässt sich nicht nur in der Produktion zum Test von Baugruppen nutzen sondern auch für das Debugging von Prototypen in der Entwicklung. JTAG Technologies bietet für letzeres ein kostenloses Tool an, das den Einstieg in dieses Testverfahren erleichtern soll.
Mittels Boundary Scan Tests nach EEE-Standard 1149.1 lassen sich Verbindungen zwischen den Bauteilen auf der Baugruppe schnell und einfach überprüfen. Außerdem eignet sich das Verfahren für die Programmierung von programmierbaren Bauteilen. Boundary Scan Tests werden seit vielen Jahren für den strukturellen Test in der Elektronikfertigung eingesetzt, eignen sich aber auch für das Debugging in der Entwicklung. Dies gilt besonders für Baugruppen mit eingeschränktem Zugriff auf die Schaltungsknoten, wie bei mehrlagigen SMD-Baugruppen oder beim Einsatz von BGA- oder CSP-Bauteilen. Das Boundary Scan Verfahren benötigt für den Zugriff auf die Schaltungsknoten lediglich vier Leitungen, wobei diese Infrastruktur heute bei den meisten Prozessoren bereits vorhanden ist. Das Boundary Scan-Testverfahren stellt zudem eine relativ kostengünstige Technik dar: Es fallen lediglich die Anschaffungskosten für die Tools an, gegenüber anderen Testverfahren werden praktisch keine Testadapter oder sonstigen Hilfsmittel benötigt. Zudem erfolgt die Programmierung mittels der Entwicklungsdaten weitgehend automatisch.
Vier Leitungen für den Testzugang
Um einen Boundary Scan Test durchführen zu können, müssen Bauteile auf der Baugruppe vorhanden sein, die dieses Verfahren unterstützen. Hierzu enthalten diese Bauteile neben der normalen Funktion zusätzlich eine Boundary Scan Logik. Diese besteht aus mindestens drei internen Registern: das Boundary Scan Test Register (BSR), das Befehlsregister und das Bypass-Register. Das Bauteil verfügt außerdem über vier oder fünf zusätzliche Pins, die den Test Access Port (TAP) bilden. Außer den TAP- sowie den Versorgungs-/Masse-Pins haben alle anderen digitalen Pins des Bauteils normalerweise über jeweils eine interne Boundary Scan-Zelle. Die Zellen verhalten sich während des Normalbetriebs transparent, bilden aber eine Art Kette (oder Schieberegister) rund um den ‚inneren Kern‘ des Bauteils. Mittels des TAP ist ein Zugriff auf die drei internen Register möglich, wobei die Daten über den TDI-Pin (Test Data In) in das Bauteil eingespeist und über den TDO-Pin (Test Data Out) aus dem Bauteil heraus übertragen werden. Die Steuerung erfolgt über den TCK- (Test Clock) und den TMS-Pin (Test Mode Select), zusätzlich kann noch ein TRST-Pin vorhanden sein, der ein Reset auslöst. Bei Baugruppen mit mehreren Boundary Scan Bauteilen werden TCK, TMS und TRST parallel geschaltet. Die TDI- und TDO-Pins der einzelnen Bauteile werden dagegen in Reihe geschaltet. Alle zusammen enden im TAP der Baugruppe. Eine Baugruppe kann über mehrere derartige Boundary-Scan-Ketten verfügen, was die Programmierung und später auch die Fehlerdiagnose vereinfacht. Mithilfe eines Boundary Scan-Testcontrollers lässt sich nun ein Muster von Einsen und Nullen in die in Reihe-geschalteten Zellen der Boundary-Scan-Kette der Prototypen-Baugruppe einspeisen. Diese Boundary Scan-Zellen liegen hinter den Pins eines Teils der Bauteile. Die Pins der anderen Bauteile, die über die Schaltungsknoten der Baugruppe mit dem Boundary Scan-fähigen Bauteil verbunden sind, lassen sich auslesen, indem zuerst die Daten über das jeweilige BSR erfasst und dann aus der Kette ausgetaktet werden.
Funktionstest nicht-Boundary Scan-fähiger Bauteile
In Kombination mit konventionellen Messinstrumenten, wie einem Multimeter, einem Oszilloskop oder einem In-Circuit-Tester, lassen sich auch die Logikzustände von Nicht-Boundary Scan-Bauteilen oder an Steckverbindern untersuchen. Selbst ein eingeschränkter Funktionstest ist möglich. Beispielsweise könnte ein Testmuster über ein Boundary Scan-Bauteil ausgegeben werden, das mit dem Eingang eines nicht-Boundary Scan fähigen Digital-Analog-Wandlers verbunden ist, so dass ein analoger Wert erzeugt werden kann. Dieser kann dann mit einem Multimeter gemessen werden. Besonders zu komplexeren digitalen Bauteilen gehören heute oft schon standardmäßig Boundary Scan-Funktionen. Dadurch enthalten inzwischen viele Designs Boundary Scan konforme Bauteile.
