探討基于JTAG技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)測試的各個階段

圖2：第三代J：將JTAG總線的擴展到在整個背板以連接多個板卡。

如今我們的第二代設(shè)計都只有一個單獨的JTAG接入點，在這種基本配置下，整個板卡的所有仿真、配置和1149.1測試都可以在一次插入中，在一個測試站(test station)上用一個基于PC的系統(tǒng)來實現(xiàn)。

在這一階段出現(xiàn)了一種新的JTAG總線應(yīng)用-在產(chǎn)品的整個生命周期中都能利用JTAG接入功能。例如，可以將整個電路板級的矢量圖 (vector image)存檔，以便在需要現(xiàn)場服務(wù)時，對板卡重新編程或調(diào)試。同樣的接入功能還可以用于現(xiàn)場FPGA固件升級，或用于診斷一個FRU(現(xiàn)場可替換單 元)中的問題。返回廠家進行故障分析的設(shè)備也可以利用同一組矢量圖(以及廠家或開發(fā)測試站)來對問題進行隔離。

如果說這一代JTAG應(yīng)用有什么缺點，那就是開發(fā)團隊通常還抱著單一板卡的心態(tài)。這是一種常有的心態(tài)，認為設(shè)計團隊的責(zé)任只局限于其設(shè)計的板卡及其接口。然而，如果不能向第三代JTAG發(fā)展，那么這種JTAG應(yīng)用就出現(xiàn)了瓶頸，限制了使用JTAG實現(xiàn)多板卡的能力。

第三代JTAG應(yīng)用

當能夠?qū)σ粋€背板上的多板卡系統(tǒng)級使用到JTAG的特性時，就實現(xiàn)了下一代JTAG接入。在這種環(huán)境下，仍然能夠單獨實現(xiàn)單板卡級JTAG功能，而且 還可以利用到板卡間的功能。這一代JTAG應(yīng)用不 但促進了單板卡上不同規(guī)則的設(shè)計團隊相互合作，也促進了整個系統(tǒng)下不同板卡設(shè)計團隊之間的合作。如果在上一代JTAG應(yīng)用中采用了一個JTAG多路器，那 么這個多路器支持多支路(multi-drop)接入。采用一種尋址方案，可以將串行JTAG總線用于多支路配置，提供對多板卡的支持。而一旦JTAG能 夠接入一塊背板上的多個板卡，就能實現(xiàn)系統(tǒng)級的配置或編程(例如，JTAG可以并行接入多塊板卡)。

如果驅(qū)動器/接收器對允許進行JTAG可接入的全速BIST(內(nèi)建自測)，也能測試板卡之間的背板互連，或者可以驗證板卡之間的高速 LVDS串行鏈接，那么就能對板卡間背板互連的完整性進行測試，或者驗證板卡間的高速LVDS串行連接。或這些高速互連都是電容性耦合，并且驅(qū)動器/接收 器支持，則可以進行IEEE 1149.6測試。

利用與第二代同樣的設(shè)備-一個基于PC的JTAG站，就能使用所有這些JTAG功能。這個基于PC的JTAG站用作JTAG主控設(shè)備，通過一組單獨的線路連接到背板上的JTAG接頭。這個主控設(shè)備負責(zé)驅(qū)動測試矢量，并管理整個背板上的器件接入JTAG功能。

第三代JTAG應(yīng)用中添加的一項最有意思的新功能，在系統(tǒng)運行時，通過這個邊帶(sideband)JTAG通道可以訪問整個系統(tǒng)。具備了這一功能，這使得很多系統(tǒng)級功能得以實現(xiàn)，例如在線“健康”狀況監(jiān)測、故障預(yù)測、故障檢測、故障插入(用于故障轉(zhuǎn)移測試或冗余度測試)以及診斷。

第四代JTAG應(yīng)用

當測試矢量的傳送和管理發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部時，對JTAG的應(yīng)用就達到了最高級別，即第四代。第四代JTAG應(yīng)用采用了一個板載JTAG主控制器來驅(qū)動背板JTAG總線。同時，還利用板載存儲器存儲測試矢量，并利用一個微處理器驅(qū)動JTAG主控制器。多板卡系統(tǒng)級主控制器可以位于一塊單獨的板卡上的，也可以在每塊板卡上設(shè)置一個主控制器以增強控制性能。

到了第四代，所有前面幾代JTAG應(yīng)用的 功能都能通過遠程方式實現(xiàn)，包括編程、配置、互連測試以及診斷，從而極大降低了現(xiàn)場服務(wù)與支持所需的成本。當需要升級一個現(xiàn)場系統(tǒng)的固件時，直接將新的配 置文件下載到JTAG主控制器上，再由JTAG主控制器通過背板JTAG總線將其發(fā)給目標器件即可。當然，在生產(chǎn)時只要將主控制器禁用，那么仍可使用基于 PC的JTAG接入站，這又進一步增強了靈活性，也在所有集成度上提供了最多的接入選擇。

JTAG接入可以通過外部或內(nèi)部啟動，也可以由某些系統(tǒng)事件啟動，例如系統(tǒng)上電或電源復(fù)位。

本文小結(jié)

迄今為止，JTAG應(yīng)用與集成中存在的最大障礙，就是如何讓人們認識到需要一種基于多個開發(fā)規(guī)則的策略，并使管理者相信這種策略能夠帶來經(jīng)濟效益。一旦跨出了這一步，并且采用了 ATPG支持和JTAG復(fù)用器件，那么就更容易一步步或一代代地循序漸進評估或?qū)崿F(xiàn)新的JTAG功能。而且，如果開發(fā)團隊能夠基于先前應(yīng)用JTAG的經(jīng) 驗，就能更好地發(fā)揮JTAG總線的功用。

增大JTAG結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性并不一定會成為系統(tǒng)的負擔(dān)，恰恰相反，這樣才能完全地發(fā)揮JTAG作為一個受到廣泛支持的，對現(xiàn)代復(fù)雜電子系統(tǒng)進行系統(tǒng)級測試、編程、配置和的健康狀態(tài)監(jiān)控的工業(yè)標準方法的全部價值。