SN54LVT8986/SN74LVT8986：3.3-V可寻址扫描端口的JTAG TAP收发器深度解析

在电子设计领域，测试与验证是确保产品质量和性能的关键环节。而JTAG（IEEE Std 1149.1）技术作为一种广泛应用的边界扫描测试标准，为电路板和系统级的测试提供了强大的支持。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）推出的SN54LVT8986和SN74LVT8986这两款3.3-V可寻址扫描端口的多节点可寻址JTAG TAP收发器。

文件下载：SN74LVT8986GGV.pdf

一、产品概述

SN54LVT8986和SN74LVT8986属于TI的JTAG扫描支持产品系列，主要用于将扫描访问从板级扩展到更高的系统集成级别。它们具备三个与IEEE Std 1149.1兼容的可配置二级扫描路径，并可将其连接到一个主扫描路径。多个设备还能进行级联，最多可将24条二级扫描路径连接到一条主扫描路径。

产品特性亮点

1. 系统级扫描扩展：能够有效延伸扫描访问范围，实现从板级到系统级的无缝过渡，为复杂系统的测试提供便利。
2. 多路径配置：三个二级扫描路径的设计，增加了测试的灵活性和可扩展性，可满足不同应用场景的需求。
3. 级联功能：支持多个设备级联，大大提高了可测试节点的数量，适用于大规模系统的测试。
4. 协议兼容性：采用简单的链接影子协议，可将主测试访问端口（TAP）连接到二级TAP，并用于对二级扫描路径进行寻址和配置。同时，LASP（8986）和ASP（8996）可在同一背板上使用类似的影子协议进行配置。
5. 高驱动输出：具备高驱动输出能力（–32 mA IOH，64 mA IOL），能够支持背板接口和高扇出应用，确保信号传输的稳定性。
6. 电压容忍度：在3.3 V供电时，主TAP和二级TAP均能完全耐受5 V电压，可与5 V和/或3.3 V的主机和目标设备进行接口。
7. 封装选择丰富：提供塑料BGA（GGV）、LQFP（PM）和陶瓷四方扁平（HV）等多种封装形式，方便不同应用场景的选择。

二、产品详细描述

基本结构与功能

该产品由一个主TAP和三个二级TAP组成。主TAP用于与背板上的IEEE Std 1149.1串行总线信号（PTDI、PTMS、PTCK、PTDO、PRTST）进行接口，而每个二级TAP则用于与板级的IEEE Std 1149.1串行总线信号（STDIx、STMS、STCK、STDOx、STRST）进行接口。从概念上讲，它就像一个网关设备，可将一组主TAP信号连接到一组二级TAP信号，同时为这两个接口提供所需的信号缓冲。

地址与位置识别

通过地址（A9 - A0）输入来识别LASP，而位置（P2 - P0）输入则用于在多个LASP级联时识别其在级联链中的位置。最多可级联8个LASP，以实现将最多24条二级扫描路径连接到1条主扫描路径的功能。

主 - 二级连接配置

主 - 二级连接主要基于链接影子协议，该协议在PTDI和PTDO上分别接收和确认。协议可在除Shift - DR或Shift - IR之外的任何稳定TAP状态下发生，其核心是接收/传输地址、定位LASP在级联链中的位置，并通过串行位对信号方案配置二级TAP。当在PTDI上串行接收的地址和位置位分别与并行地址（A9 - A0）输入和位置（P2 - P0）输入匹配时，二级TAP将根据链接影子协议期间接收到的配置位进行配置，然后LASP会串行重新传输整个链接影子协议作为确认，并进入连接（ON）状态。若接收的地址或位置不匹配，则LASP立即进入断开（OFF）状态，且不进行确认。

此外，还可通过在旁路（BYP5）输入上施加低电平来选择主 - 二级连接。其余的旁路（BYP4 - BYP0）输入用于配置二级TAP。这种旁路操作与PTCK异步，且独立于PTRST和/或上电复位，在板级测试环境中非常实用。

特殊地址功能

LASP还支持三个全局可接收的专用地址：

1. 断开地址（DSA）：当接收到DSA时，LASP会像接收到不匹配地址一样断开连接，确保至少有一个地址可用于断开所有接收的LASP。
2. 复位地址（RSA）：接收到RSA会使LASP进入复位状态。
3. 测试同步地址（TSA）：在Pause - DR或Pause - IR TAP状态下接收到TSA时，LASP会进入连接状态（MULTICAST），此时PTDO处于高阻抗状态，但二级TAP的配置会被维持，以允许多个LASP的二级TAP同时操作，适用于多播TAP状态移动、同时测试操作以及对多个相似扫描链的公共测试数据扫描等场景。

三、功能表解析

文档中提供了多个功能表，详细描述了不同输入条件下产品的输出状态和配置方式。以下为几个关键功能表的简要说明：

1. 功能表1（主 - 二级连接状态）：展示了不同旁路输入（BYP5 - BYP0）和链接影子协议结果下，主 - 二级的连接状态以及CON2 - CON0输出的状态。
2. 功能表2（使用旁路输入配置二级TAP）：说明了如何使用旁路输入（BYP5 - BYP0）来配置二级TAP的各个信号，如STMS2 - STMS0、STDI2 - STDI0等。
3. 功能表3（使用链接影子协议配置二级TAP）：根据链接影子协议中的配置位，详细列出了不同位置（单设备、级联链中的第一个设备、中间设备、最后一个设备）下二级TAP的配置情况。
4. 功能表4（填充位）：介绍了为减少级联多个LASP时的传播延迟而使用的填充位，以及不同级联位置和扫描路径配置下填充位的数量和位置。
5. 功能表5 - 8（输出配置）：分别说明了使用旁路输入和链接影子协议时，SYx、PY等输出的配置情况。

四、应用信息

应用场景

在实际应用中，LASP通常用于多个串联的IEEE Std 1149.1兼容设备组中。每个设备组的LASP会被分配一个唯一的地址（通过输入A9 - A0）和位置（通过输入P2 - P0），以便通过单个链接影子协议对每个LASP的二级扫描端口进行单独配置。每个LASP的主TAP连接到公共（多节点）TAP信号，而其二级TAP信号则扇出到与之关联的特定链接组的IEEE Std 1149.1兼容设备上。此外，LASP还可以与现有的TI ASP（8996）板共存。

操作流程

通过将LASP连接到四或五线多节点测试访问总线（如背板上的总线），可实现对单个模块上的扫描链进行选择。选择的扫描链可通过多节点TAP进行控制，就像它是系统中唯一的扫描链一样。完成对一个模块的扫描操作后，可通过相同的方式选择另一个模块。最后，可发出全局地址（DSA或RSA）来取消选择所有模块或取消选择并重置所有模块的扫描链。

局限性与注意事项

使用LASP时，需要注意IEEE 1149.1总线主控器对测试时钟（TCK）的控制方式。如果使用自由运行时钟，在数据扫描期间暂停时，LASP可能无法成功执行JTAG测试。因此，建议使用门控时钟来避免这些问题。

五、架构与协议

架构组成

LASP的架构主要由链接影子协议接收和发送模块、连接控制模块以及TAP状态监视器组成。链接影子协议接收和发送模块分别负责接收选择协议和发送确认协议；连接控制模块监控主TAP状态，在适当的状态下启用影子协议的接收和确认，并根据协议结果或旁路输入配置二级TAP网络；TAP状态监视器是一个同步有限状态机，用于监控主TAP状态。

链接影子协议

链接影子协议基于串行位对信号方案，由选择协议和确认协议组成。选择协议用于从IEEE Std 1149.1总线主控器接收地址、位置和二级TAP配置信息；确认协议则在接收到完整的选择协议序列后，若地址和位置匹配，LASP会从PTDO发送确认协议。

协议错误处理

协议错误分为软错误（SOFT ERROR）和硬错误（HARD ERROR）。软错误可被容忍，不会产生特定操作；而硬错误会导致消息信息可能被错误接收，LASP会进入断开状态。此外，接收过长或过短的地址、非6位倍数的命令等情况也会产生硬错误。

六、电气特性与参数

绝对最大额定值

文档给出了产品在不同条件下的绝对最大额定值，如电源电压范围（VCC：–0.5至4.6 V）、输入电压范围（VI：–0.7至7 V）、输出电流等，使用时需确保不超过这些额定值，以免造成设备永久性损坏。

推荐工作条件

包括电源电压（SN54LVT8986：2.7至3.6 V，SN74LVT8986：2.7至3.6 V）、高低电平输入电压、输入输出电流等参数，在设计电路时应保证产品在推荐工作条件下运行，以确保其性能和可靠性。

电气特性

涵盖了多种电气参数，如输入钳位电流、输出高低电平电压、输入输出电流、静态电流等，这些参数反映了产品在不同工作条件下的电气性能。

时序要求

规定了时钟频率、脉冲持续时间、建立时间和保持时间等时序参数。在设计过程中，需要严格遵守这些时序要求，以确保LASP的正常工作。

开关特性

描述了不同输入信号到输出信号的传播延迟、使能和禁用时间等开关特性参数，这些参数对于评估信号传输的速度和稳定性非常重要。

七、封装与应用设计

封装选择

提供了多种封装选项，如塑料BGA（GGV）、LQFP（PM）和陶瓷四方扁平（HV）封装，用户可根据实际应用场景和设计需求进行选择。

应用设计参考

文档还提供了示例电路板布局、模板设计等信息，为工程师在实际设计过程中提供了参考和指导。同时，还给出了包装材料信息、托盘尺寸等详细内容，方便产品的生产和使用。

八、总结

SN54LVT8986和SN74LVT8986作为TI的JTAG扫描支持产品，凭借其丰富的功能、灵活的配置和良好的兼容性，为电子工程师在电路板和系统级测试方面提供了强大的解决方案。然而，在使用过程中，需要充分了解其特性、工作原理和参数要求，严格按照推荐工作条件进行设计，以确保产品的性能和可靠性。同时，对于协议错误和时钟控制等方面的注意事项，也需要引起足够的重视，避免出现潜在的问题。希望本文能为电子工程师在使用这两款产品时提供有益的参考。

大家在使用SN54LVT8986和SN74LVT8986的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。