專利名稱：具有地址相關(guān)指令的邊界掃描系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路測試，尤其涉及通過邊界掃描系統(tǒng)的集成電路測試。
背景技術(shù)：
IEEE/ANSI標(biāo)準(zhǔn)1149.1-1990(也叫做JTAG和邊界掃描)是一測試集成電路及電路板的標(biāo)準(zhǔn)。在已有技術(shù)中，通過自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)來測試印刷電路板，該自動(dòng)測試設(shè)備利用附著于探針(probe)卡的探針線與板上的特定位置接觸。探針卡以這樣的方式與ATE相接，從而可來往于ATE把測試信號發(fā)送到被測試板的指定區(qū)域。另一方面，邊界掃描需要把某些寄存器和專用引腳置于芯片上，從而可使用軟件而不是ATE來實(shí)現(xiàn)測試過程?，F(xiàn)在，即使在芯片制成并運(yùn)輸后，也可使用相對廉價(jià)的計(jì)算機(jī)來測試集成電路芯片。芯片上所設(shè)置的具有邊界掃描測試能力的五個(gè)專用引腳與接入執(zhí)行邊界掃描和其它測試過程的邏輯的測試接入端口(TAP)進(jìn)行通信。這些引腳是測試數(shù)據(jù)輸入(TDI)、測試數(shù)據(jù)輸出(TDO)、測試時(shí)鐘(TCK)、測試模式選擇(TMS)及測試復(fù)位(TRST)。
這五個(gè)專用引腳中的三個(gè)引腳，即TMS、TCK和TRST接入具有16個(gè)狀態(tài)的簡單狀態(tài)機(jī)，此狀態(tài)機(jī)稱為TAP控制器。繼而，TAP控制器與專用引腳TDI和TDO一起同指令寄存器進(jìn)行通信，還與任何邊界掃描實(shí)現(xiàn)中所強(qiáng)制的兩個(gè)其它寄存器進(jìn)行通信。它們是邊界掃描寄存器和旁路(bypass)寄存器。繼而，指令寄存器與一般稱為數(shù)據(jù)寄存器的其它寄存器進(jìn)行通信，其中的一些寄存器可以是用戶定義的。這些數(shù)據(jù)寄存器允許器件配置、驗(yàn)證、測試、可靠性評估等。邊界掃描體系結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要特征是一組測試單元，一個(gè)單元與集成電路的每個(gè)功能輸入/輸出引腳有關(guān)，從而可把一個(gè)單元用作該器件的輸入或輸出單元。這些單元以移位寄存器的組織結(jié)構(gòu)排列，用以在TDI和TDO引腳之間進(jìn)行串行通信。
“邊界掃描手冊”一書的作者K.P.Parker在第46頁中說“用戶定義的指令可以是目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)寄存器(諸如邊界寄存器)、標(biāo)準(zhǔn)寄存器的一部分或TDI和TDO之間的寄存器級聯(lián)。或者，新的用戶定義的寄存器可以是對準(zhǔn)目標(biāo)的”。本發(fā)明的一個(gè)目的是設(shè)計(jì)擴(kuò)展邊界掃描測試的用途的用戶定義的寄存器并使軟件容易訪問此用戶定義的寄存器。

發(fā)明內(nèi)容
利用這樣一種邊界掃描系統(tǒng)滿足了以上目的，該系統(tǒng)使得可以相對少量的指令對數(shù)目增加的數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行尋址。這是通過以邊界掃描指令組中的標(biāo)準(zhǔn)指令以外的附加指令來訪問新的地址寄存器而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)在指令寄存器中提供此新的指令A(yù)DDLOAD時(shí)，該指令允許檢查或安裝新設(shè)置的地址寄存器。當(dāng)ADDLOAD指令處于指令寄存器中時(shí)，可使用標(biāo)準(zhǔn)CAPTURE-DR(俘獲-DR)、SHIFT-DR(移位-DR)、UPDATE-DR(更新-DR)序列來檢查或安裝地址寄存器。同時(shí)，指令寄存器不受TAP控制器的CAPTURE-DR、SHIFT-DR、UPDATE-DR序列的影響，且該序列總是可以常規(guī)的方式來使能指令寄存器。
與數(shù)據(jù)寄存器相同，新的地址寄存器連接在TDI(測試數(shù)據(jù)輸入)和TDO(測試數(shù)據(jù)輸出)引腳之間，其輸出連到多路復(fù)用器。地址寄存器的內(nèi)容指示每一指令要訪問哪一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。可使其它指令與地址無關(guān)，從而可由軟件單獨(dú)訪問選中的數(shù)據(jù)寄存器。邊界掃描指令組現(xiàn)在包含兩種類型的指令。第一種包括旨在依據(jù)地址寄存器的狀態(tài)選擇測試數(shù)據(jù)寄存器的地址相關(guān)指令，而第二種包括旨在指定寄存器的地址無關(guān)指令。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是任何指令TESTDATA1到TESTDATAn-1可依據(jù)地址寄存器的內(nèi)容訪問測試數(shù)據(jù)寄存器1到(n-1)中的任一個(gè)。對于較大的n，這樣可大大減少所需指令的數(shù)目。地址寄存器為測試數(shù)據(jù)寄存器提供了指令的分層導(dǎo)引。
附圖概述

圖1是依據(jù)已有技術(shù)的芯片測試用邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施邊界掃描測試電路的集成電路芯片的平面圖。
圖2是本發(fā)明的已有技術(shù)指令排序用TAP控制器的狀態(tài)圖。
圖3是依據(jù)本發(fā)明的邊界掃描系統(tǒng)的測試接入端口(TAP)和寄存器配置的方框圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式參考圖1，所示的集成電路芯片11具有從芯片兩側(cè)延伸的多個(gè)功能引腳13。這些引腳用來執(zhí)行芯片的所有功能，包括提供諸如供電功能和接地等實(shí)用功能。引腳以內(nèi)是由填入字母x的方框所示的邊界寄存器單元15。這些單元可用作輸入或輸出邊界寄存器單元。每個(gè)單元是連到相鄰單元的單個(gè)移位寄存器級。這樣，每個(gè)單元鏈接到其它單元，而形成如圖3所示的邊界掃描寄存器。在選擇此邊界掃描寄存器作為TDI與TDO引腳之間的串行路徑時(shí)，可觀察到邊界單元輸入和輸出，即芯片輸入和輸出。
返回圖1，測試接入端口(TAP)控制器17是邊界掃描系統(tǒng)的中心。TAP控制器包括以TCK引腳19定時(shí)的狀態(tài)機(jī)。IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1指示，在TAP控制器的狀態(tài)機(jī)中應(yīng)有16個(gè)狀態(tài)，它們?nèi)鐖D2的流程圖所示進(jìn)行操作。塊中以0或1所示的每個(gè)狀態(tài)指示TAP控制器17的TMS引腳21上的信號。TMS為測試模式選擇的縮寫。
在圖2中，塊25這一列為數(shù)據(jù)列，而塊27這一列為指令列。數(shù)據(jù)列指DR的數(shù)據(jù)寄存器的一系列步驟，而指令列的標(biāo)注指的是指令寄存器IR的一系列步驟。返回圖1，所示的指令寄存器23直接連到TAP控制器17，而示出從TAP控制器中移去了數(shù)據(jù)寄存器25。將參考圖3更全面地討論指令寄存器IR和數(shù)據(jù)寄存器DR。
參考圖2，左上方的塊31為接收來自圖1的TMS引腳21的輸入的初始化狀態(tài)。在一種模式下，使圖1的寄存器25中的所有測試邏輯都無效。在另一種模式下，使能RUN-TEST/IDLE(運(yùn)行-測試/空閑)塊33。當(dāng)被TMS引腳觸發(fā)時(shí)，控制器進(jìn)到塊35所示的SELECT-DR-SCAN(選擇-DR-掃描)狀態(tài)。塊35觸發(fā)接入數(shù)據(jù)列25或接入指令列27。在接入數(shù)據(jù)列時(shí)，控制器實(shí)現(xiàn)塊37所示的CAPTURE-DR狀態(tài)，即測試數(shù)據(jù)寄存器的序列。由另一選擇信號，SELECT-DR-SCAN塊35可觸發(fā)指令列37的動(dòng)作，其中SELECT-IR-SCAN(選擇-IR-掃描)塊55移入CAPTURE-IR(俘獲-IR)狀態(tài)塊57，塊57可以是指令寄存器的掃描序列。另一方面，由另一TMS信號，控制器可利用沿線56所發(fā)送的信號環(huán)回由塊31所示的TEST-LOGIC-RESET(測試-邏輯-復(fù)位)狀態(tài)。CAPTURE-IR狀態(tài)需要圖1的指令寄存器23安裝測試目的用邏輯值的模式。從CAPTURE-IR塊57退出而到達(dá)SHIFT-IR(移位-IR)塊59或到達(dá)EXIT1-IR(退出1-IR)塊61，其中進(jìn)一步分支到PAUSE-IR(暫停-IR)塊63或在另一種模式下到達(dá)UPDATE-IR(更新-IR)塊65。另一方面，PAUSE-IR塊63可引向EXIT2-IR(退出2-IR)塊67，塊67將環(huán)回或進(jìn)到UPDATE-IR塊65。
返回圖2，CAPTURE-DR(俘獲-DR)塊37安裝由指令寄存器中的當(dāng)前指令選中的測試數(shù)據(jù)寄存器。這導(dǎo)致EXIT1-DR(退出1-DR)塊39或直接到達(dá)SHIFT-DR(移位-DR)塊41，在塊41中可能發(fā)生循環(huán)預(yù)定數(shù)目的循環(huán)。EXIT1-DR塊39導(dǎo)致其中可發(fā)生循環(huán)預(yù)定數(shù)目的時(shí)鐘循環(huán)的PAUSE-DR(暫停-DR)塊43或UPDATE-DR(更新-DR)45。在完成通過PAUSE-DR狀態(tài)43的循環(huán)時(shí)，進(jìn)入EXIT2-DR(退出2-DR)狀態(tài)47，從而終止暫停狀態(tài)。從EXIT2-DR狀態(tài)47，控制器進(jìn)入U(xiǎn)PDATE-DR狀態(tài)45或SHIFT-DR狀態(tài)41。UPDATE-DR塊允許在測試數(shù)據(jù)寄存器的輸出處鎖存數(shù)據(jù)。UPDATE-DR寄存器提供了測試數(shù)據(jù)寄存器(通常以串行方式移動(dòng)數(shù)據(jù))的鎖存并行輸出。從此狀態(tài)退出而返回RUN-TEST/IDLE狀態(tài)35或SELLECT-DR-SCAN狀態(tài)35。本發(fā)明在圖2所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換框架內(nèi)工作。
參考圖3，所示的TAP控制器17具有專用輸入引腳，包括模式選中TMS引腳21、測試時(shí)鐘引腳19和復(fù)位引腳20。TAP控制器17與執(zhí)行參考圖2所討論的狀態(tài)的指令寄存器23進(jìn)行通信。指令寄存器23與在線103上提供傳送到各寄存器的模式選擇輸出的指令解碼器24進(jìn)行通信。注意，指令寄存器23位于測試數(shù)據(jù)輸入引腳(TDI)16與測試數(shù)據(jù)輸出引腳(TDO)18之間。許多其它寄存器平行地排列在TDI引腳16與TDO引腳18之間。這些寄存器包括排列寄存器52和邊界掃描寄存器54。應(yīng)記住，邊界掃描寄存器包含圖1所示的邊界掃描單元15。
本發(fā)明的一個(gè)顯著特征是提供了類似于先前所討論的其它寄存器的地址寄存器56及以下所討論的測試數(shù)據(jù)寄存器，它位于TDI引腳16和TDO引腳18之間。通過執(zhí)行ADDLOAD指令來訪問地址寄存器。在此指令處于指令寄存器中時(shí)，TDI和TDO引腳之間的地址寄存器有效。然后，可使用參考圖2所討論的CAPTURE-DR、SHIFT-DR、UPDATE-DR序列來檢查或安裝地址寄存器。
多個(gè)數(shù)據(jù)寄存器也連接在TDI輸入引腳16與TDO輸出引腳18之間，它們包括測試數(shù)據(jù)寄存器61；測試數(shù)據(jù)寄存器2、62...；測試數(shù)據(jù)寄存器N-2、65...；測試數(shù)據(jù)寄存器N-1、66；以及測試數(shù)據(jù)寄存器N、67。
地址寄存器56的內(nèi)容確定特定指令要訪問哪一個(gè)寄存器。地址寄存器必須具有足以指向所有相關(guān)的數(shù)據(jù)寄存器的尺寸。通常，這不超過六或八位。以下的表1示出本發(fā)明所使用的一個(gè)可能的指令組，示出每個(gè)指令要訪問哪一個(gè)寄存器。指令名稱 寄存器 地址 指令代碼采樣/預(yù)裝邊界掃描 不使用00101010Extest 邊界掃描 不使用00000000旁路 旁路 不使用11111111TESTDATA(測試數(shù)據(jù))1 TDR(1到n-1)1到n-110000000TESTDATA 2TDR(1到n-1)1到n-110010000 TESTDATA n-1 TDR(1到n-1)1到n-111100000TESTDATA n僅TDRn 不使用11110000表1.使用地址解碼的寄存器訪問的指令組表1示出相對于特定寄存器的選擇對某些指令進(jìn)行尋址。注意，指令TESTDATA 1到TESTDATA N-1中的任一個(gè)流到測試數(shù)據(jù)寄存器1到N-1中的任一個(gè)，即寄存器61、62、...、65或66。對于大量的寄存器，這可大大減少所需指令的數(shù)目，因?yàn)榭衫玫刂芳拇嫫?6的內(nèi)容把任一指令(例如，TESTDATA1)引向任一可尋址的數(shù)據(jù)寄存器。因而，通過把指令分層導(dǎo)引到任一數(shù)據(jù)寄存器來補(bǔ)償設(shè)置地址寄存器56所增加的硬件開銷。
表1示出并非所有的測試數(shù)據(jù)寄存器都可使用地址選擇。在本例中，測試數(shù)據(jù)寄存器N即寄存器67不使用地址選擇，且僅通過TESTDATA N指令來訪問。依據(jù)本發(fā)明，可把地址相關(guān)和地址無關(guān)測試數(shù)據(jù)寄存器混合。應(yīng)注意，指令寄存器23不受地址寄存器56的影響。訪問指令寄存器23總是通過執(zhí)行圖2所示循環(huán)的TAP控制器17。指令名稱 寄存器 地址 指令代碼采樣/預(yù)裝邊界掃描不使用00101010Extest 邊界掃描不使用00000000旁路 旁路不使用11111111TESTDATA1_1 TDR11 10000001TESTDATA1_2 TDR22 10000010 TESTDATA1_n TDRnn 10001110TESTDATA2_1 TDR11 10010001TESTDATA2_2 TDR22 10010010 TESTDATA2_n TDRnn 10011110TESTDATAn-1_1TDR11 11100001TESTDATAn-1_2 TDR2 2 11100010 TESTDATAn-1_n TDRn n 11101111TESTDATAn TDRn 不使用11110000表2.使用地址解碼的寄存器訪問的擴(kuò)展指令組表2示出相對于表1的指令組的擴(kuò)展指令組。在表2中，指令TESTDATA 1到TESTDATA N-1中的每一個(gè)指令已擴(kuò)展到表現(xiàn)為一組分開的指令，在每個(gè)指令的結(jié)尾處示出此分開。例如，指令TESTDATA 1_2執(zhí)行數(shù)據(jù)寄存器2即寄存器62中指定的TESTDATA 1指令。如果完全不關(guān)心可獲得的指令碼內(nèi)的位狀態(tài)，此指令擴(kuò)展可能與表1的指令配置沒有改變。在表1的例子中，在測試數(shù)據(jù)指令執(zhí)行期間不關(guān)心指令碼的最右位?，F(xiàn)在，擴(kuò)展的測試數(shù)據(jù)指令訪問單個(gè)寄存器，而實(shí)際設(shè)計(jì)在相對簡單的指令解碼器中保存最少量的指令。雖然每個(gè)測試數(shù)據(jù)指令可訪問單個(gè)寄存器，但可使用地址寄存器把任何指令導(dǎo)引到任何寄存器。
1)Test-Logic-Reset2)Run-Test-Idle3)Select-DR-Scan4)Select-IR-Scan5)Capture-IR6)Shift-IR；重復(fù)N個(gè)循環(huán)，N＝IR長度(指令＝Addload)7)Exit1-IR8)Update-IR9)Select-DR-Scan10)Capture-DR11)Shift-DR；重復(fù)M個(gè)循環(huán)，M＝地址寄存器長度(數(shù)據(jù)＝目標(biāo)TDR的地址)12)Exit1-DR13)Update-DR14)Select-DR-Scan15)Select-IR-Scan
16)Capture-IR17)Shift-IR；重復(fù)N個(gè)循環(huán)，N＝IR長度(指令＝任何地址指定指令)18)Exit1-IR19)Update-IR20)Select-DR-Scan21)Capture-DR22)Shift-DR；重復(fù)K個(gè)循環(huán)，K＝TDR長度(數(shù)據(jù)＝TDR數(shù)據(jù))23)Exit1-DR24)Update-DR表3.測試數(shù)據(jù)寄存器訪問的流程圖表3中示出訪問地址相關(guān)寄存器的整個(gè)過程。首先，把ADDLAOD指令裝入指令寄存器23。接著，以目標(biāo)數(shù)據(jù)寄存器地址填充地址寄存器。然后，把所需的地址指定指令裝入指令寄存器23。最后，裝入目標(biāo)數(shù)據(jù)寄存器本身。當(dāng)移入新的數(shù)據(jù)時(shí)，在狀態(tài)SHIFT-DR(步驟22)，把所有的數(shù)據(jù)同時(shí)移出到TDO引腳上用以檢查。此時(shí)，已由新的數(shù)據(jù)更新了目標(biāo)數(shù)據(jù)寄存器，可使用這些新的數(shù)據(jù)來進(jìn)行進(jìn)一步的操作。
來自于數(shù)據(jù)寄存器的輸出通過第一多路復(fù)用器71到達(dá)第二多路復(fù)用器73，通過TAP控制器17使第二多路復(fù)用器73到達(dá)TDO輸出引腳18。繼而，TAP控制器通過把數(shù)據(jù)移出TDO輸出引腳18，控制來自TDI引腳16的指令的安裝和掃描，以掃描和更新寄存器。地址寄存器56把所需的地址相關(guān)指令引導(dǎo)到各測試數(shù)據(jù)寄存器，從而允許充分地選擇待引導(dǎo)到所需寄存器的用戶定義的指令。
通過把各輸入和輸出與置于TDI和TDO引腳上的信號相比較，可結(jié)合用于各種功能的用戶定義的TAP測試數(shù)據(jù)指令來使用各種測試數(shù)據(jù)寄存器，包括集成電路芯片內(nèi)置的自測試或掃描測試。
權(quán)利要求
1.一種集成電路的邊界掃描測試設(shè)備，其特征在于包括，連到集成電路芯片的功能引腳的多個(gè)邊界掃描單元，連到包括TMS和TCK引腳的專用邊界掃描引腳的測試接入端口控制器，與測試進(jìn)入端口控制器進(jìn)行通信并連到包括TDI和TDO引腳的專用邊界掃描引腳的指令寄存器，都并聯(lián)在TDI和TDO引腳之間的邊界寄存器，旁路寄存器、多個(gè)測試數(shù)據(jù)寄存器及地址寄存器，所有的所述寄存器都與指令寄存器進(jìn)行通信，以及適用于由指令寄存器來解碼的軟件指令組，所述指令組具有與目標(biāo)測試數(shù)據(jù)寄存器的地址有關(guān)的第一指令及與地址無關(guān)且指向未在可尋址測試數(shù)據(jù)寄存器中的指定寄存器的第二指令。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于軟件指令組是增加了用于指令寄存器的附加指令的標(biāo)準(zhǔn)指令組，附加指令指向地址寄存器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)測試數(shù)據(jù)寄存器但不是所有的的測試數(shù)據(jù)寄存器與地址無關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于還包括每個(gè)測試數(shù)據(jù)寄存器可獲得的多個(gè)地址相關(guān)指令，其中由地址寄存器來選擇特定測試數(shù)據(jù)寄存器來接收地址相關(guān)指令。
5.一種集成電路的邊界掃描測試設(shè)備，所述設(shè)備是這些類型，它具有含標(biāo)準(zhǔn)指令組的測試接入端口(TAP)控制器、指令寄存器(IR)、邊界寄存器、旁路寄存器、包括測試數(shù)據(jù)輸入(TDI)、測試數(shù)據(jù)輸出(TDO)引腳的多個(gè)專用邊界掃描引腳、具有有關(guān)的邊界寄存器單元的多個(gè)電路輸入和輸出引腳，其特征在于其改進(jìn)包括，并聯(lián)在TDI和TDO引腳之間且其尺寸足以保存測試數(shù)據(jù)字的多個(gè)測試數(shù)據(jù)寄存器，以及與測試數(shù)據(jù)寄存器并聯(lián)且其尺寸足以指向選中的測試數(shù)據(jù)寄存器的地址寄存器。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于給標(biāo)準(zhǔn)指令組增加了用于指令寄存器的附加指令，其中所述附加指令指向地址寄存器。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述地址寄存器裝有指定測試數(shù)據(jù)寄存器的標(biāo)識符。
8.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)指令組增加了地址相關(guān)指令。
9.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)指令組增加了用于測試數(shù)據(jù)寄存器的地址相關(guān)指令以及用于測試數(shù)據(jù)寄存器之一的至少一個(gè)地址指定指令。
全文摘要
邊界掃描集成電路在兩個(gè)專用引腳(測試數(shù)據(jù)輸入(TDI)(16)和測試數(shù)據(jù)輸出(TDO)(18)引腳)之間設(shè)置了多個(gè)新的寄存器(56,61,62,65,67)。這些寄存器包括地址寄存器(56)和可使用(IR)(23)中的地址指令由地址寄存器尋址的多個(gè)測試數(shù)據(jù)寄存器(61,62,65,66,67)?？梢灾糜?IR)中的ADDLOAD指令把用于可尋址寄存器的指令導(dǎo)引到正確的寄存器,接著使(TDI)和(TDO)引腳之間的地址相關(guān)寄存器有效?？砂褋碜砸唤M地址相關(guān)指令的任何指令導(dǎo)引到操縱地址相關(guān)指令的任何寄存器,從而允許在大量可尋址的數(shù)據(jù)寄存器中使用少量的指令。諸如邊界掃描寄存器(54)等不可尋址的寄存器使用地址無關(guān)指令。
文檔編號G01R31/28GK1278332SQ98810850
公開日2000年12月27日 申請日期1998年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月7日
發(fā)明者S·拉馬默西, 潭京侖, G·S·貢維爾, 小J·費(fèi)伊 申請人:愛特梅爾股份有限公司