Elemente de Testare Automat Curs 09 s l

Elemente de Testare Automată Curs 09 s. l. dr. ing. Rajmond JÁNÓ rajmond. jano@ael. utcluj. ro fb. com/janorajmond 26 -28 str. George Barițiu, E 05 1

Proiectarea pentru testabilitate • Proiectare structurată pentru creşterea testabilităţii • Proiectarea SCAN • Proiectarea Boundary-Scan 2

Proiectare structurată pentru creşterea testabilităţii • Proiectarea structurată (bazată pe regiştrii de scanare) are următoarele caracteristici: • Este aplicată mai ales în realizarea chip-urilor presupunând adăugarea unor elemente de circuit suplimentare. • Aceste structuri de test au în general două moduri de funcţionare: • NORMAL, când circuitul execută în sistem funcţia pentru care a fost proiectat; • TEST, când circuitul execută funcţii de testare executate în cea mai mare parte pe baza structurilor hard suplimentar introduse în circuit. • Pentru comanda celor două regimuri funcţionale circuitul conţine un semnal de comandă, în general denumit chiar TEST/NORMAL. Alături de acesta circuitul va avea în plus si alte câteva semnale de test scoase la pinii exteriori. 3

Principiile proiectării SCAN • Urmăreşte rezolvarea următoarelor probleme: • Implementarea principiului partiţionării astfel încât circuitele secvenţiale şi cele combinaţionale din structură să fie testate prin experienţe de test distincte. • Creşterea observabilităţii şi controlabilităţii pentru circuitele combinaţionale. • Implementarea principiului iniţializării generale pentru circuitele secvenţiale. • Controlabilitatea şi observabilitatea circuitelor secvenţiale. 4

Principiile proiectării SCAN • Separarea părţii combinaţionale şi a părţii secvenţiale într-un circuit complex (secvenţial). 5

Tehnica SCAN multiplexată - arhitectură • 6

Tehnica SCAN multiplexată - testarea părţii secvenţiale • Iniţializarea părţii secvenţiale • Se fixează 0 logic la intrarea SI • Se aplică n impulsuri de CLK (n – nr. Bistabililor din celulă) • Toate ieșirile bistabilelor sunt inițializate la 0 (circuit fără defect) 7

Tehnica SCAN multiplexată - testarea părţii secvenţiale • Testarea funcţională a părţii secvenţiale • Trebuie să fie adus în toate stările de funcționare posibile (2 n) • Se transmite pe SI „ 1” urmat de n-1 „ 0” (se testează setarea indepententă a fiecărei ieșiri de bistabil în starea „ 1”, ceilalți fiind in „ 0” → prin aplicarea a n impulsuri de CLK se testează n stări ale registrului) • Se continuă procedura cu secvențele 11000. . . 00, 1010. . . 00, . . . , 111. . . 11 8

Tehnica SCAN multiplexată - testarea părţii combinaţionale • Testarea circuitelor combinaţionale se face cu ajutorul registrului de deplasare care a fost deja testat, dar elaborarea vectorilor de test nu trebuie să ţină seama decât de funcţionalitatea circuitelor combinaţionale. De asemenea, în elaborarea acestor vectori problemele sunt simplificate prin faptul că există asigurată controlabilitate şi în nodurile corespunzătoare intrărilor secundare, respectiv vizibilitate şi în nodurile corespunzătoare ieşirilor secundare. 9

Tehnica SCAN multiplexată - testarea părţii combinaţionale • 10

Tehnica SCAN multiplexată - structura celulei SCAN • În practică, pentru a se evita fenomenele de hazard dinamic se realizează structura următoare pentru fiecare celulă SCAN. • Semnalul SO de la ieşirea fiecărei celule se conectează intern cu semnalul SI de la intrarea celulei următoare. Intrarea D reprezintă ieşirea secundară din partea combinaţională, iar ieşirea Q intrarea secundară ce se aplică părţii combinaţionale. 11

Tehnica SCAN activă pe nivel • Această tehnică (Level Sensitive Scan Design – LSSD, în engleză) presupune proiectarea bistabililor şi a circuitelor de ceas pentru aceştia astfel încât starea lor să fie independentă de timpul de creştere sau de cădere a semnalelor. Acest lucru este obţinut prin utilizarea a două semnale de ceas în antifază. 12

Tehnica SCAN activă pe nivel - structura celulei SCAN 13

Tehnica SCAN activă pe nivel - semnificaţia semnalelor • D - intrarea de date care este conectată la una din ieşirile secundare ale circuitului combinaţional. • C - primul semnal de ceas Clk 1 ce se utilizează în timpul funcţionării normale a circuitului. Asigură ca datele de la intrarea bistabilului L 1 (intrarea D) să se încarce la ieşirea acestuia. • I - intrarea serială de scanare (scan data input). Ea este conectată la ieşirea bistabilului L 2 din celula Scan anterioară. • A - semnalul de ceas de scanare care determină ca datele de la intrare I să fie transmise la ieşirea bistabilului L 1. • B - al doilea semnal de ceas Clk 2 ce se utilizează în timpul funcţionării în regim de test în vederea memorării datelor de la ieşirea bistabilului L 1 în bistabilul L 2. 14

Tehnica SCAN activă pe nivel - interconectarea celulelor LSSD Calea de scanare se obţine prin intermediul intrărilor I şi a ieşirilor bistabililor L 2. 15

Tehnica SCAN activă pe nivel - etapele testării • Iniţializarea părţii secvenţiale • Se fixează „ 0” pe SI și se aplică n impulsuri de ceas la CLK 1 si CLK 2 (n - numărul de bistabili din structură) • Toate bistabilele sunt iniţializate având ieşirea Q=0 (circuit fără defect) • Testarea funcţională a părţii secvenţiale • Se shiftează valori alternative 0 şi 1 prin calea serială folosind aceleaşi semnale de ceas Clk 1 şi Clk 2 • Dacă testarea părţii secvenţiale nu pune în evidenţă prezenţa unor defecte se trece la testarea părţii combinaţionale 16

Tehnica SCAN activă pe nivel - etapele testării • Testarea părţii combinaţionale • Se aplică partea corespunzătoare din vectorul de test la intrările primare ale circuitului combinaţional. • Pe calea serială se shiftează partea din vectorul de test ce corespunde intrărilor secundare (operaţia se face utilizând Clk 1 şi Clk 2). • Se citeşte răspunsul corespunzător ieşirilor primare. • Se aplică un impuls pe intrarea A fapt ce determină ca intrările I să se propage la ieşirile bistabililor L 1. • Pentru citirea părţii din răspuns corespunzătoare ieşirilor secundare se aplică un semnal de ceas Clk 1 care determină memorarea acestor ieşiri în bistabilii L 1. • Utilizând semnalele Clk 1 şi Clk 2 se propagă aceast răspuns spre ieşirea serială. 17

Principiile proiectării Boundary-Scan • Prin utilizarea acestui tip de proiectare se urmăreşte obţinerea separării testării logicii interne a chip-urilor de testarea interconexiunilor dintre acestea. În plus testarea fiecărui chip se poate realiza separat fără a propaga vectorii de test sau răspunsurile prin logica intrinsecă a altor circuite. Aceste funcţii de propagare (controlabilitate şi vizibilitate) se obţin prin registrul de scanare care se implementează în cadrul tehnicii prezentate. 18

Tehnica Boundary-Scan - arhitectură 19

Tehnica Boundary-Scan - structura celulei 20

Tehnica Boundary-Scan - semnificaţia semnalelor • Dacă semnalul Test/Normal este în starea "0", atunci celula este transparentă, semnalul Di este identic cu Do. În această stare datele de la pinii capsulei sunt aceleaşi cu datele de la pinii logicii interne din chip. Dacă semnalul Test/Normal este în starea "1", atunci celula execută o secvenţă de test. Acest lucru se reflectă în faptul că datele înscrise (în prealabil) în bistabilul QB sunt transmise spre ieşirea Do. 21

Tehnica Boundary-Scan - semnificaţia semnalelor • Dacă Shift/Load. DR este în starea "0", atunci prin intermediul multiplexorului la intrarea 1 D a bistabilului este prezent semnalul Di. La apariţia unui impuls Clk. DR semnalul Di va fi memorat în bistabil. Dacă Shift/Load. DR este în starea "1", atunci prin intermediul multiplexorului la intrarea 1 D a bistabilului este prezent semnalul Si. Acest semnal este identic cu semnalul So de la celula Boundary-Scan precedentă, deci se formează un registru de deplasare. Prin intermediul lui, datele care au fost memorate în bistabilii QA din fiecare celulă sunt deplasate serial (shiftate) prin aplicarea unei succesiuni de impulsuri Clk. DR. 22

Tehnica Boundary-Scan - semnificaţia semnalelor • Semnalul Update. DR înscrie datele din registrul de deplasare (în cazul nostru celula QA) în elementul de memorare QB. Ieşirile acestor bistabili reprezintă ieşirile paralele ale registrului Boundary-Scan. De aici, aşa cum s-a arătat anterior, datele pot fi utilizate ca date de test prin validarea semnalului Test/Normal=1. 23

Tehnica Boundary-Scan - interconectarea la nivelul plachetei 24

Cursuri online www. ael. utcluj. ro Informații pt studenti – Materiale didactice – Elemente de Testare Automată 25