SN54BCT8240A和SN74BCT8240A扫描测试设备详解

在电子设备的设计和测试过程中，高效准确的测试设备至关重要。SN54BCT8240A和SN74BCT8240A作为德州仪器SCOPE可测试性集成电路家族的成员，为复杂电路板组件的测试提供了强大的支持。

文件下载：SN74BCT8240ADWR.pdf

1. 产品概述

1.1 基本信息

SN54BCT8240A和SN74BCT8240A是带有八进制反相缓冲器的扫描测试设备。它们在正常功能模式下与’F240和’BCT240功能等效，并且兼容IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构。测试操作与测试访问端口（TAP）同步，还能通过识别TMS引脚上的双高电平电压（10V）实现可选的测试复位信号。

1.2 产品特点

• 支持边界扫描：支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，方便对复杂电路板组件进行测试。
• 多种测试功能：具备并行签名分析（PSA）和伪随机模式生成（PRPG）等测试功能。
• 不同温度范围：SN54BCT8240A适用于 - 55°C至125°C的全军事温度范围，SN74BCT8240A适用于0°C至70°C的温度范围。
• 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）封装。

2. 功能模式

2.1 正常模式

在正常模式下，这些设备的功能与’F240和’BCT240八进制缓冲器等效。测试电路可由TAP激活，用于对设备端子上的数据进行快照采样或对边界测试单元进行自检。激活TAP在正常模式下不会影响SCOPE八进制缓冲器的功能操作。

2.2 测试模式

在测试模式下，SCOPE八进制缓冲器的正常操作被禁止，测试电路被启用，用于观察和控制设备的I/O边界。启用后，测试电路可执行IEEE标准1149.1 - 1990中描述的边界扫描测试操作。

3. 测试架构

3.1 测试总线

串行测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线（TAP）传输。测试指令、测试数据和测试控制信号都通过该串行测试总线传递。

3.2 TAP控制器

TAP控制器是一个同步有限状态机，它监控测试总线上的TCK和TMS信号，从中提取同步（TCK）和状态控制（TMS）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的下降沿变化。

3.3 测试寄存器

设备包含一个8位指令寄存器和三个测试数据寄存器：一个18位边界扫描寄存器、一个2位边界控制寄存器和一个1位旁路寄存器。

4. 状态图描述

TAP控制器有16个状态，包括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选定的数据寄存器，另一条用于访问和控制指令寄存器。

4.1 测试逻辑复位（Test - Logic - Reset）

设备上电后处于该状态，测试逻辑被复位并禁用，设备执行正常逻辑功能。指令寄存器复位为选择BYPASS指令的二进制值11111111，边界控制寄存器复位为选择PSA测试操作的二进制值10。

4.2 运行测试/空闲（Run - Test/Idle）

TAP控制器在执行任何测试操作之前必须经过该状态。在该状态下，测试逻辑可以主动运行测试或处于空闲状态。

4.3 其他状态

包括Select - DR - Scan、Select - lR - Scan、Capture - DR、Shift - DR等多个状态，每个状态都有其特定的功能和操作。例如，Capture - DR状态用于捕获选定数据寄存器的数据，Shift - DR状态用于将数据串行移位通过选定的数据寄存器。

5. 寄存器概述

5.1 指令寄存器（IR）

IR为8位长，用于告诉设备要执行的指令。它包含操作模式、测试操作、要选择的数据寄存器以及在Capture - DR期间要捕获到选定数据寄存器的数据来源等信息。

5.2 数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：18位长，包含每个正常功能输入引脚和输出引脚的边界扫描单元（BSC），用于存储测试数据和捕获数据。
• 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指令集未包含的额外测试操作，如PRPG和PSA。
• 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。

6. 指令和操作

6.1 指令寄存器操作码

设备支持多种指令，如EXTEST/INTEST、BYPASS、SAMPLE/PRELOAD等。不同的指令对应不同的操作和功能，例如边界扫描指令用于执行边界扫描测试，旁路扫描指令用于缩短扫描路径等。

6.2 边界控制寄存器操作码

BCR的操作码决定了在Run - Test/Idle状态下执行的测试操作，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）。

7. 时序描述

所有测试操作都与TCK同步。数据在TCK的上升沿捕获，在TCK的下降沿输出。通过改变TMS的值和TCK的边沿，可以使TAP控制器在不同状态之间转换。

8. 电气特性和参数

8.1 绝对最大额定值

包括电源电压范围、输入电压范围、输出电流等参数，超出这些额定值可能会对设备造成永久性损坏。

8.2 推荐工作条件

规定了电源电压、输入电压、输出电流等参数的推荐范围，以确保设备的正常工作。

8.3 电气特性

包括输入输出电压、电流、电容等参数，这些参数在推荐的工作温度范围内进行测试。

8.4 时序要求

规定了时钟频率、脉冲持续时间、建立时间、保持时间等时序参数，确保测试操作的准确性。

8.5 开关特性

在正常模式和测试模式下，设备的开关特性不同，包括传播延迟时间、上升时间、下降时间等参数。

9. 封装信息

提供了多种封装选项，如DW、JT、NT、FK等，每种封装都有其特定的尺寸和引脚配置。同时，还提供了封装材料和机械数据等信息。

SN54BCT8240A和SN74BCT8240A扫描测试设备凭借其丰富的功能和良好的性能，为电子工程师在电路板测试和验证方面提供了有力的支持。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和条件，合理选择和使用这些设备，以确保测试的准确性和效率。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。