深入解析SN54BCT8245A与SN74BCT8245A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。SN54BCT8245A和SN74BCT8245A作为德州仪器SCOPE™系列的扫描测试设备，以其独特的特性和广泛的应用场景，成为众多工程师的首选。本文将深入剖析这两款设备的关键特性、工作模式、寄存器结构以及相关的电气和时序参数，为电子工程师在设计和测试过程中提供全面的参考。

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产品概述

SN54BCT8245A和SN74BCT8245A是具有八进制总线收发器的扫描测试设备，属于德州仪器SCOPE™可测试性集成电路家族。该家族设备支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，能够有效促进复杂电路板组件的测试。通过4线测试访问端口（TAP）接口，可以实现对测试电路的扫描访问。

产品特性

• 功能等效：在正常模式下，这两款设备在功能上与’F245和’BCT245八进制总线收发器等效。
• 兼容性：与IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构兼容。
• 测试同步：测试操作与测试访问端口（TAP）同步。
• 可选测试复位：通过识别TMS引脚上的双高电平电压（10 V）来实现可选的测试复位信号。
• SCOPE™指令集：支持IEEE标准1149.1 - 1990所需的指令，以及可选的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令，还具备并行签名分析和伪随机模式生成等功能。

封装选项

这两款设备提供多种封装选项，包括塑料小外形（DW）封装、陶瓷芯片载体（FK）以及标准塑料和陶瓷300 - mil DIP（JT、NT）。其中，SN54BCT8245A有JT和FK封装，SN74BCT8245A有DW或NT封装。

工作温度范围

SN54BCT8245A适用于 - 55°C至125°C的全军事温度范围，而SN74BCT8245A适用于0°C至70°C的温度范围。

工作模式

正常模式

在正常模式下，设备的功能与’F245和’BCT245八进制总线收发器相同。通过OE（输出使能）和DIR（方向控制）输入信号，可以控制数据在A总线和B总线之间的传输方向。具体的功能表如下：	INPUTS		OPERATION
OE	DIR
L	L	B data to A bus
L	H	A data to B bus
H	X	Isolation

测试模式

当激活TAP时，设备进入测试模式。在测试模式下，正常的八进制总线收发器操作被抑制，测试电路被启用，用于观察和控制设备的I/O边界。测试电路可以执行IEEE标准1149.1 - 1990中描述的边界扫描测试操作。

测试架构

TAP接口

串行测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线（TAP）进行传输。TAP控制器监控测试总线上的TCK（测试时钟）和TMS（测试模式选择）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。

TAP控制器状态图

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TCK上升沿时TMS的电平，TAP控制器在各个状态之间转换。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。

状态描述

• 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。指令寄存器被复位为选择BYPASS指令的二进制值11111111，边界控制寄存器被复位为选择PSA测试操作的二进制值10。
• 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。在此状态下，测试逻辑可以处于活动测试状态或空闲状态。
• Select - DR - Scan和Select - lR - Scan：这两个状态用于选择数据寄存器扫描或指令寄存器扫描，不执行特定功能，TAP控制器在下一个TCK周期退出。
• Capture - DR：当选择数据寄存器扫描时，TAP控制器经过此状态，选定的数据寄存器根据当前指令捕获数据值。
• Shift - DR：在此状态下，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周期通过选定的数据寄存器进行串行移位。
• Exit1 - DR和Exit2 - DR：这两个临时状态用于结束数据寄存器扫描，可以在不重新捕获数据寄存器的情况下返回Shift - DR状态。
• Pause - DR：稳定状态，TAP控制器可以在此状态下无限期停留，暂停和恢复数据寄存器扫描操作而不丢失数据。
• Update - DR：如果当前指令要求用当前数据更新选定的数据寄存器，则在进入此状态后的TCK下降沿进行更新。
• Capture - IR：当选择指令寄存器扫描时，TAP控制器经过此状态，指令寄存器捕获其当前状态值。
• Shift - IR：在此状态下，指令寄存器被置于TDI和TDO之间的扫描路径中，指令数据在每个TCK周期通过指令寄存器进行串行移位。
• Exit1 - IR和Exit2 - IR：这两个临时状态用于结束指令寄存器扫描，可以在不重新捕获指令寄存器的情况下返回Shift - IR状态。
• Pause - IR：稳定状态，TAP控制器可以在此状态下无限期停留，暂停和恢复指令寄存器扫描操作而不丢失数据。
• Update - IR：进入此状态后的TCK下降沿，当前指令被更新并生效。

寄存器结构

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。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。在Capture - IR期间，IR捕获二进制值10000001；在Update - IR期间，移入IR的值被加载到影子锁存器中。上电或处于Test - Logic - Reset状态时，IR被复位为二进制值11111111，选择BYPASS指令。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：18位长，每个正常功能输入引脚和输出引脚都有一个边界扫描单元（BSC）。用于存储要应用到芯片内部正常逻辑输入和/或设备输出端子的测试数据，以及捕获芯片内部正常逻辑输出和/或设备输入端子出现的数据。其扫描顺序是从TDI通过位17 - 0到TDO。
• 边界控制寄存器（BCR）：2位长，用于在RUNT指令的上下文中实现基本SCOPE™指令集之外的额外测试操作，如PRPG和PSA。上电或处于Test - Logic - Reset状态时，BCR被复位为二进制值10，选择PSA测试操作。
• 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。在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0。

指令和操作

指令寄存器操作码

指令寄存器操作码定义了设备支持的各种指令，不同的指令对应不同的测试操作和模式。例如，边界扫描指令（EXTEST/INTEST）选择BSR进行扫描，设备处于测试模式；旁路扫描指令（BYPASS）选择旁路寄存器进行扫描，设备处于正常模式。

边界控制寄存器操作码

边界控制寄存器操作码根据BCR的位1 - 0进行解码，定义了在Run - Test/Idle状态下执行RUNT指令时的测试操作，包括样本输入/切换输出（TOPSIP）、伪随机模式生成（PRPG）、并行签名分析（PSA）和同时进行PSA和PRPG（PSA/PRPG）。

电气和时序参数

绝对最大额定值

设备的绝对最大额定值规定了在特定条件下设备能够承受的最大电压、电流和温度范围。例如，电源电压范围为 - 0.5 V至7 V，输入电压范围根据不同引脚有所不同。

推荐工作条件

推荐工作条件给出了设备在正常工作时的最佳参数范围，包括电源电压、输入电压、输出电流和工作温度等。SN54BCT8245A和SN74BCT8245A在不同的温度范围内有不同的推荐参数。

电气特性

电气特性描述了设备在推荐工作条件下的各项参数，如输入输出电压、电流、电容等。这些参数对于评估设备的性能和兼容性非常重要。

时序要求

所有测试操作与TCK同步，数据在TCK上升沿捕获，在TCK下降沿输出。文档中详细给出了时钟频率、脉冲持续时间、建立时间、保持时间和延迟时间等时序参数。

开关特性

开关特性描述了设备在正常模式和测试模式下的信号传输延迟时间，如从输入到输出的上升时间（tPLH）和下降时间（tPHL）等。

封装和机械数据

文档提供了设备的封装信息，包括不同封装类型的尺寸、引脚数量、包装数量等。同时，还给出了TAPE AND REEL、TUBE等包装的相关尺寸信息，以及DW、JT、FK等封装的机械数据和图纸。

总结

SN54BCT8245A和SN74BCT8245A扫描测试设备以其丰富的功能、良好的兼容性和可靠的性能，为电子工程师在复杂电路测试和验证方面提供了强大的支持。通过深入了解其工作模式、寄存器结构、指令操作以及电气和时序参数，工程师可以更好地利用这些设备，提高电路设计的质量和效率。在实际应用中，我们还需要根据具体的设计需求和测试场景，合理选择设备的封装和工作参数，以确保设备能够发挥最佳性能。你在使用这些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。