关于SN54BCT8244A和SN74BCT8244A扫描测试设备的技术解析

在电子设计领域，测试设备的性能和功能对于确保电路的可靠性和稳定性至关重要。SN54BCT8244A和SN74BCT8244A作为德州仪器SCOPE™系列的扫描测试设备，具有独特的特性和广泛的应用场景。本文将深入解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测试操作，为电子工程师在设计和测试中提供有价值的参考。

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产品概述

SN54BCT8244A和SN74BCT8244A是带有八进制缓冲器的扫描测试设备，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，便于对复杂电路板组件进行测试。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。

主要特性

• 与标准兼容：与IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构兼容。
• 同步测试操作：测试操作与测试访问端口（TAP）同步。
• 可选测试复位信号：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。
• 多种测试功能：支持并行签名分析（PSA）、伪随机模式生成（PRPG）等测试功能。
• 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。

工作温度范围

• SN54BCT8244A：适用于 - 55°C至125°C的全军事温度范围。
• SN74BCT8244A：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，这些设备在功能上等同于’F244和’BCT244八进制缓冲器。测试电路可由TAP激活，以对设备端子上出现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。

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，以观察和控制设备的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。

测试架构

TAP控制器

测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线（TAP）传输。TAP控制器监控测试总线上的两个信号：TCK和TMS。它从测试总线中提取同步（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控制器是一个同步有限状态机，由16个状态组成，包括6个稳定状态和10个不稳定状态。

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：

• 18位边界扫描寄存器（BSR）：用于存储要应用于正常片上逻辑输入和/或设备输出端子的测试数据，以及捕获正常片上逻辑输出和/或设备输入端子上出现的数据。
• 2位边界控制寄存器（BCR）：用于在RUNT指令的上下文中实现基本SCOPE™指令集未包含的附加测试操作，如PRPG和PSA。
• 1位旁路寄存器：可选择以缩短系统扫描路径的长度，从而减少完成测试操作所需的每个测试模式的位数。

指令和操作

指令寄存器操作

指令寄存器（IR）为8位长，用于告诉设备要执行的指令。在Capture - IR状态下，IR捕获二进制值10000001；在Update - IR状态下，移入IR的值被加载到影子锁存器中，当前指令更新并生效。在电源启动或Test - Logic - Reset状态下，IR被重置为二进制值11111111，选择BYPASS指令。

数据寄存器操作

• 边界扫描寄存器（BSR）：扫描顺序从TDI通过位17 - 0到TDO。在Capture - DR期间，捕获数据的源由当前指令确定。
• 边界控制寄存器（BCR）：在Capture - DR期间内容不变。在电源启动或Test - Logic - Reset状态下，BCR被重置为二进制值10，选择PSA测试操作。
• 旁路寄存器：在Capture - DR期间捕获逻辑0。

指令功能

不同的指令对应不同的测试操作，例如：

• 边界扫描（EXTEST/INTEST）：选择BSR进行扫描，捕获设备输入和输出数据，设备工作在测试模式。
• 旁路扫描（BYPASS）：选择旁路寄存器进行扫描，设备工作在正常模式。
• 采样边界（SAMPLE/PRELOAD）：选择BSR进行扫描，捕获数据，设备工作在正常模式。

边界控制寄存器操作

BCR的操作码决定了不同的测试操作：

• 采样输入/切换输出（TOPSIP）：捕获输入数据并切换输出数据。
• 伪随机模式生成（PRPG）：在每个TCK上升沿生成伪随机模式并应用于输出端子。
• 并行签名分析（PSA）：将输入数据压缩成16位并行签名。
• 同时进行PSA和PRPG（PSA/PRPG）：同时进行输入数据压缩和输出伪随机模式生成。

时序描述

所有测试操作与TCK同步。TDI、TMS和正常功能输入的数据在TCK上升沿捕获，TDO和正常功能输出端子的数据在TCK下降沿出现。TAP控制器通过在TCK下降沿改变TMS的值，然后施加TCK上升沿来推进其状态。

电气特性和其他参数

绝对最大额定值

包括电源电压范围、输入电压范围、输出电压范围、输入钳位电流、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。

推荐工作条件

规定了电源电压、输入电压、输出电流、工作温度等参数的推荐范围。

电气特性

详细列出了不同参数在推荐工作温度范围内的最小值、典型值和最大值，如输入钳位电压、输出高电平电压、输出低电平电压等。

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。

开关特性

包括正常模式和测试模式下的传播延迟时间等开关特性参数。

封装信息

提供了不同封装类型（DW、JT、FK）的详细信息，包括引脚数量、封装尺寸、环保计划、引脚镀层等。

总结

SN54BCT8244A和SN74BCT8244A扫描测试设备凭借其丰富的测试功能、与标准的兼容性以及多种封装选项，为电子工程师在电路板测试和验证方面提供了强大的工具。通过深入了解其工作模式、寄存器结构和指令操作，工程师可以更有效地利用这些设备进行电路设计和测试，确保产品的可靠性和稳定性。在实际应用中，工程师还需要根据具体的设计需求和测试场景，合理选择指令和操作，以达到最佳的测试效果。你在使用类似设备时是否也遇到过一些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。