Texas Instruments 3.3-V ABT扫描测试设备：SN54/74LVTH18504A与SN54/74LVTH182504A深度解析

在电子设计领域，高效且精准的测试设备对于确保复杂电路系统的稳定性和可靠性至关重要。今天，我们来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）推出的SN54LVTH18504A、SN54LVTH182504A、SN74LVTH18504A和SN74LVTH182504A这几款3.3-V ABT扫描测试设备。

文件下载：74LVTH182504APMG4.pdf

产品概述

这些设备属于德州仪器SCOPE可测试性集成电路家族，同时也是Widebus系列的成员。它们具备20位通用总线收发器（UBT），支持IEEE Std 1149.1 - 1990边界扫描，可极大地便利复杂电路板组件的测试工作。通过4线测试访问端口（TAP）接口，能够实现对测试电路的扫描访问。

关键特性

• 电源灵活性：专为低电压（3.3-V）VCC操作而设计，同时具备与5-V系统环境进行TTL接口的能力，支持低至2.7V的未调节电池操作。
• 通用总线收发器功能：结合了D型锁存器和D型触发器，可在透明、锁存或时钟模式下实现数据流动。
• 内部总线保持电路：数据输入上的总线保持功能，无需外部上拉/下拉电阻，简化了设计。
• 内置电阻：’LVTH182504A设备的B端口输出包含等效的25-Ω串联电阻，可减少过冲和下冲，无需外部电阻。
• JTAG兼容性：与IEEE Std 1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构兼容。
• SCOPE指令集：支持多种测试操作，如并行签名分析、伪随机模式生成等。
• 封装多样：提供64引脚塑料薄四方扁平（PM）封装（0.5-mm中心间距）和68引脚陶瓷四方扁平（HV）封装（25-mil中心间距）。

工作模式

正常模式

在此模式下，这些设备作为20位通用总线收发器工作。数据在两个方向上的流动由输出使能（ (OEAB) 和 (OEBA) ）、锁存使能（LEAB和LEBA）、时钟使能（CLKENAB和CLKENBA）和时钟（CLKAB和CLKBA）输入控制。例如，对于A到B的数据流动，当LEAB为高时，设备以透明模式工作；当LEAB为低时，A总线数据在CLKENAB为高且/或CLKAB保持静态低或高逻辑电平时被锁存，否则，在CLKAB的低到高转换时存储A总线数据。当OEAB为低时，B输出有效；当OEAB为高时，B输出处于高阻抗状态。B到A的数据流动原理类似。

测试模式

该模式会抑制SCOPE通用总线收发器的正常操作，启用测试电路以观察和控制设备的I/O边界。测试电路将根据IEEE Std 1149.1 - 1990中描述的协议执行边界扫描测试操作。

测试架构

TAP接口

串行测试信息通过符合IEEE Std 1149.1 - 1990的4线测试总线或TAP进行传输。TAP控制器监视测试总线上的两个信号：TCK和TMS，并从中提取同步（TCK）和状态控制（TMS）信号，为设备中的测试结构生成适当的片上控制信号。TAP控制器完全与TCK信号同步，输入数据在TCK的上升沿捕获，输出数据在TCK的下降沿改变。

测试寄存器

设备包含一个8位指令寄存器和四个测试数据寄存器：

• 边界扫描寄存器（BSR）：48位，用于存储要外部应用到设备输出引脚的测试数据，以及捕获在正常片上逻辑输出和设备输入引脚上出现的数据。
• 边界控制寄存器（BCR）：3位，用于实现基本SCOPE指令集未包含的附加测试操作，如PRPG、PSA和二进制计数等。
• 旁路寄存器：1位，可缩短系统扫描路径的长度，减少每个测试模式所需的位数。
• 设备识别寄存器（IDR）：32位，用于识别设备的制造商、部件号和版本。

TAP控制器状态机

TAP控制器是一个同步有限状态机，包含16个状态，其中6个稳定状态和10个不稳定状态。主要有两条状态转换路径，分别用于访问和控制选定的数据寄存器和指令寄存器。

• Test-Logic-Reset：设备上电时处于此状态，测试逻辑被复位并禁用，设备执行正常逻辑功能。
• Run-Test/Idle：TAP控制器在执行任何测试操作之前必须经过此状态，可处于测试活动或空闲状态。
• Capture-DR和Capture-IR：分别用于在数据寄存器和指令寄存器扫描时捕获数据。
• Shift-DR和Shift-IR：数据寄存器和指令寄存器分别处于扫描路径，数据在每个TCK周期串行移位。
• Exit1-DR/Exit2-DR和Exit1-IR/Exit2-IR：结束数据寄存器和指令寄存器扫描的临时状态。
• Pause-DR和Pause-IR：暂停和恢复数据寄存器和指令寄存器扫描操作，不丢失数据。
• Update-DR和Update-IR：分别更新选定的数据寄存器和指令寄存器。

指令寄存器操作

指令寄存器（IR）为8位，用于指示设备要执行的指令，包括操作模式、测试操作、扫描路径中要选择的数据寄存器以及数据捕获源等信息。支持的指令包括EXTEST、IDCODE、SAMPLE/PRELOAD、BYPASS等，并且支持SCOPE设备指定的偶校验功能。

实际应用中的思考

在实际设计应用中，这些设备的多种特性和功能为我们提供了很大的便利。但同时也需要我们仔细考虑一些问题，比如如何根据具体的测试需求选择合适的指令和寄存器，在不同工作模式下如何保证数据的准确性和稳定性。而且，对于不同的封装形式，其散热、布线等方面也会有所差异，需要我们在设计中进行权衡。大家在使用这些设备时，有没有遇到过类似需要思考权衡的问题呢？欢迎在评论区分享交流。

总之，德州仪器的SN54/74LVTH18504A和SN54/74LVTH182504A系列扫描测试设备凭借其强大的功能和灵活的特性，在现代电子测试和设计领域中具有重要的应用价值。