探索SN54ABT18504和SN74ABT18504：20位通用总线收发器扫描测试设备

在电子设计领域，测试设备的性能和功能对于确保电路的稳定性和可靠性至关重要。今天，我们来深入了解德州仪器（Texas Instruments）的SN54ABT18504和SN74ABT18504扫描测试设备，它们配备20位通用总线收发器，为复杂电路板组件的测试提供了强大的支持。

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1. 产品概述

SN54ABT18504和SN74ABT18504是德州仪器SCOPE可测试性IC系列的成员，支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，通过4线测试访问端口（TAP）接口实现对测试电路的扫描访问。这两款设备在正常模式下是20位通用总线收发器，结合了D型锁存器和D型触发器，允许数据在透明、锁存或时钟模式下流动。而在测试模式下，它们可以对设备引脚的数据进行快照采样或对边界测试单元进行自检。

1.1 特点亮点

• 多模式操作：结合D型锁存器和D型触发器，支持透明、锁存或时钟模式，满足不同数据流动需求。
• 边界扫描灵活性：每个I/O使用两个边界扫描单元（BSC），可独立捕获和强制任一总线（A或B）的测试数据。
• 低功耗设计：采用先进的EPIC - ΙΙB BiCMOS设计，显著降低功耗。
• 丰富的指令集：支持IEEE标准1149.1 - 1990所需指令，以及可选的INTEST、P1149.1A CLAMP和HIGHZ等指令。
• 多种测试功能：包括并行签名分析、伪随机模式生成、样本输入/输出切换、二进制计数和设备识别等。

1.2 封装形式

• SN54ABT18504采用64引脚塑料薄四方扁平封装（0.5 mm中心间距）和68引脚陶瓷四方扁平封装（25 mil中心间距）。
• SN74ABT18504采用特定的PM封装。

1.3 工作温度范围

• SN54ABT18504适用于 - 55°C至125°C的全军事温度范围。
• SN74ABT18504适用于 - 40°C至85°C的温度范围。

2. 工作模式

2.1 正常模式

在正常模式下，设备作为20位通用总线收发器工作。数据在A总线和B总线之间的流动由输出使能（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，当LEAB为高时，设备在透明模式下工作；当LEAB为低且CLKENAB为高，CLKAB保持静态低或高逻辑电平时，A总线数据被锁存。

2.2 测试模式

在测试模式下，SCOPE通用总线收发器的正常操作被禁止，测试电路被启用，以观察和控制设备的I/O边界。测试电路根据IEEE标准1149.1 - 1990中描述的协议执行边界扫描测试操作。四个专用测试引脚（TDI、TDO、TMS和TCK）用于观察和控制测试电路的操作，所有测试和扫描操作都与TAP接口同步。

3. 测试架构与状态机

3.1 测试架构

测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线或测试访问端口（TAP）传输。TAP控制器监控TCK和TMS信号，从测试总线中提取同步和状态控制信号，并为设备中的测试结构生成适当的片上控制信号。

3.2 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。主要有两条路径：一条用于访问和控制所选数据寄存器，另一条用于访问和控制指令寄存器。以下是几个关键状态的简要说明：

• 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：在执行任何测试操作之前，TAP控制器必须经过此状态，测试逻辑可以在此状态下主动运行测试或处于空闲状态。
• Capture - DR：选择数据寄存器扫描时，TAP控制器经过此状态，所选数据寄存器可以捕获当前指令指定的数据值。
• Shift - DR：数据寄存器被置于TDI和TDO之间的扫描路径中，数据在每个TCK周期内通过所选数据寄存器串行移位。

4. 寄存器概述

4.1 指令寄存器（IR）

指令寄存器为8位，用于告诉设备要执行的指令，包括操作模式（正常模式或测试模式）、要执行的测试操作、在数据寄存器扫描期间要选择的四个数据寄存器中的哪一个，以及在Capture - DR期间要捕获到所选数据寄存器中的数据来源。

4.2 数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：88位，每个正常功能输入引脚有一个边界扫描单元（BSC），每个正常功能I/O引脚有两个BSC（一个用于输入数据，一个用于输出数据），用于存储测试数据和捕获数据。
• 边界控制寄存器（BCR）：23位，用于在RUNT指令的上下文中实现基本SCOPE指令集未包含的额外测试操作，如伪随机模式生成、带输入掩码的并行签名分析和二进制计数。
• 旁路寄存器：1位扫描路径，可缩短系统扫描路径的长度，减少完成测试操作所需的每个测试模式的位数。
• 设备识别寄存器（IDR）：32位，可选择并读取以识别设备的制造商、部件号和版本。

5. 指令寄存器操作码

指令寄存器操作码定义了设备的各种操作，以下是一些常见指令的简要说明：

• 边界扫描（EXTEST和INTEST）：符合IEEE标准1149.1 - 1990，选择边界扫描寄存器，设备在测试模式下工作。
• 旁路扫描（BYPASS）：符合IEEE标准1149.1 - 1990，选择旁路寄存器，设备在正常模式下工作。
• 样本边界（SAMPLE/PRELOAD）：符合IEEE标准1149.1 - 1990，选择边界扫描寄存器，设备在正常模式下工作。
• 控制边界到高阻抗（HIGHZ）：符合IEEE P1149.1A，选择旁路寄存器，设备在修改后的测试模式下工作，所有设备I/O引脚置于高阻抗状态。
• 控制边界到1/0（CLAMP）：符合IEEE P1149.1A，选择旁路寄存器，设备在测试模式下工作，输入和输出BSC中的数据分别应用于正常片上逻辑的输入和设备输出引脚。

SN54ABT18504和SN74ABT18504扫描测试设备凭借其丰富的功能和灵活的设计，为电子工程师在复杂电路板测试方面提供了强大的工具。在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的指令和操作模式，以确保电路的可靠性和稳定性。大家在使用这些设备时，有没有遇到过一些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。