SN54ABT8952与SN74ABT8952扫描测试设备：深入解析与应用指南

在当今复杂的电路设计中，测试设备的重要性不言而喻。德州仪器（Texas Instruments）的SN54ABT8952和SN74ABT8952扫描测试设备，凭借其强大的功能和广泛的适用性，成为了电子工程师们的得力助手。今天，我们就来深入探讨这两款设备的特点、功能及应用。

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产品概述

SN54ABT8952和SN74ABT8952是德州仪器SCOPE可测试性集成电路家族的成员，支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，这使得它们在复杂电路板组件的测试中发挥着重要作用。通过4线测试访问端口（TAP）接口，我们可以方便地对测试电路进行扫描访问。

在正常模式下，这两款设备在功能上等同于’BCT2952和’ABT2952八进制寄存器总线收发器。而测试电路可以通过TAP激活，用于对设备引脚处的数据进行快照采样，或者对边界测试单元进行自测试。值得注意的是，在正常模式下激活TAP并不会影响SCOPE八进制寄存器总线收发器的正常功能。

产品特性

1. 指令集丰富

支持IEEE标准1149.1 - 1990所需的指令，还包括可选的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令。同时，具备并行签名分析（PSA）和伪随机模式生成（PRPG）等功能，为测试提供了更多的可能性。

2. 灵活性高

每个I/O有两个边界扫描单元，增加了测试的灵活性。而且采用了先进的EPIC - ΙΙB BiCMOS设计，显著降低了功耗。

3. 多种封装选项

提供收缩小外形（DL）、塑料小外形（DW）封装、陶瓷芯片载体（FK）和标准陶瓷双列直插式封装（JT）等多种选择，满足不同的应用需求。

工作模式

正常模式

在正常模式下，数据在两个方向的流动由时钟（CLKAB和CLKBA）、时钟使能（CLKENAB和CLKENBA）和输出使能（OEAB和OEBA）输入控制。以A到B的数据流动为例，当CLKENAB为低电平时，A总线数据在CLKAB的上升沿存储在相关寄存器中。当OEAB为低电平时，B输出有效；当OEAB为高电平时，B输出处于高阻抗状态。B到A的数据流动控制类似，但使用CLKBA、CLKENBA和OEBA。

测试模式

在测试模式下，SCOPE寄存器总线收发器的正常操作被抑制，测试电路被启用，用于观察和控制设备的I/O边界。测试电路通过四个专用测试引脚（TDI、TDO、TMS和TCK）进行控制，所有测试和扫描操作都与TAP接口同步。

测试架构与状态机

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TAP进行传输。TAP控制器监控TCK和TMS信号，从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。

状态机

TAP控制器是一个同步有限状态机，共有16个状态，包括6个稳定状态和10个不稳定状态。通过TMS在TCK上升沿的电平，TAP控制器可以在不同状态之间切换。主要有两条路径：一条用于访问和控制选定的数据寄存器，另一条用于访问和控制指令寄存器。

寄存器详解

指令寄存器（IR）

IR为8位长，用于告诉设备要执行的指令。指令包含操作模式（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三个数据寄存器中的哪一个，以及在Capture - DR期间要捕获到选定数据寄存器中的数据来源。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：38位长，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）。用于存储要应用到正常片上逻辑输入和/或设备输出引脚的测试数据，以及捕获正常片上逻辑输出和/或设备输入引脚出现的数据。
• 边界控制寄存器（BCR）：11位长，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PRPG、带输入掩码的PSA和二进制计数（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位扫描路径，可用于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。

指令操作详解

边界扫描

符合IEEE标准1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令。选择BSR进行扫描，设备输入引脚的数据被捕获到输入BSC中，正常片上逻辑输出的数据被捕获到输出BSC中。扫描到输入BSC的数据应用到正常片上逻辑的输入，扫描到输出BSC的数据应用到设备输出引脚。设备工作在测试模式。

旁路扫描

符合IEEE标准1149.1 - 1990的BYPASS指令。选择旁路寄存器进行扫描，在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0值。设备工作在正常模式。

采样边界

符合IEEE标准1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令。选择BSR进行扫描，设备输入引脚的数据被捕获到输入BSC中，正常片上逻辑输出的数据被捕获到输出BSC中。设备工作在正常模式。

控制边界到高阻抗

符合IEEE标准1149.1a - 1993的HIGHZ指令。选择旁路寄存器进行扫描，在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0值。设备工作在修改后的测试模式，所有设备I/O引脚处于高阻抗状态，设备输入引脚保持正常工作，正常片上逻辑功能正常执行。

控制边界到1/0

符合IEEE标准1149.1a - 1993的CLAMP指令。选择旁路寄存器进行扫描，在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0值。输入BSC中的数据应用到正常片上逻辑的输入，输出BSC中的数据应用到设备输出引脚。设备工作在测试模式。

边界运行测试

选择旁路寄存器进行扫描，在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0值。设备工作在测试模式，在Run - Test/Idle期间执行BCR中指定的测试操作，包括采样输入/切换输出（TOPSIP）、PRPG、PSA、同时进行PSA和PRPG（PSA/PRPG）以及同时进行PSA和二进制计数（PSA/COUNT）。

边界读取

选择BSR进行扫描，在Capture - DR期间，BSR的值保持不变。该指令对于在PSA操作后检查数据很有用。

边界自测试

选择BSR进行扫描，在Capture - DR期间，所有BSC捕获其当前值的反值。通过这种方式，可以读取影子锁存器的内容，以验证BSR的移位寄存器和影子锁存器元素的完整性。设备工作在正常模式。

边界切换输出

选择旁路寄存器进行扫描，在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0值。在Run - Test/Idle期间，选定输出BSC的移位寄存器元素中的数据在TCK的每个上升沿切换，更新到影子锁存器中，并在TCK的每个下降沿应用到相关设备输出引脚。选定输入BSC中的数据保持不变，并应用到正常片上逻辑的输入。设备输入引脚出现的数据不会被捕获到输入BSC中。设备工作在测试模式。

边界控制寄存器扫描

选择BCR进行扫描，在Capture - DR期间，BCR的值保持不变。在进行边界运行测试操作之前，必须执行此操作以指定要执行的测试操作。

电气特性与时序要求

电气特性

在推荐的工作自由空气温度范围内，设备的电气特性包括输入输出电压、电流等参数。例如，在特定条件下，输入钳位电压（VIK）为 - 1.2V，高电平输出电压（VOH）在不同电流负载下有不同的值。

时序要求

在正常模式和测试模式下，设备对时钟频率、脉冲持续时间、建立时间、保持时间和延迟时间等都有相应的要求。例如，在测试模式下，TCK的时钟频率范围为0 - 50MHz，脉冲持续时间高或低为5ns。

应用建议

在实际应用中，我们需要注意以下几点：

1. 未使用的引脚（输入或I/O）必须保持高电平或低电平，以防止它们浮空。
2. 在进行测试操作时，要根据具体的测试需求选择合适的指令和寄存器。
3. 对于不同的封装选项，要考虑其散热和安装等因素。

SN54ABT8952和SN74ABT8952扫描测试设备为我们提供了强大的测试功能和丰富的应用场景。通过深入了解它们的特点、功能和操作方法，我们可以更好地利用这些设备进行电路测试和故障诊断，提高设计的可靠性和效率。你在使用这两款设备的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。