引言：eee 1149.1邊界掃瞄測試標準(通常稱為jtag、1149.1或"dot 1")是一種用來進行複雜ic與電路板上的特性測試的工業標準方法，大多數複雜電子系統都以這種或那種方式用到了ieee1149.1(jtag)標準。為了更好地理解這種方法，本文將**在不同年代的系統開發與設計中是如何使用jtag的，通過借助過去有關jtag接入的經驗或投入，推動設計向新一代發展。
大多數複雜電子系統都以這種或那種方式用到了ieee1149.1(jtag)標準。如果系統採用的是複雜fpga或cpld，那麼幾乎可以肯定這些硬體是通過jtag埠設定的。如果系統利用**工具來除錯硬體或軟體，那麼**工具也很可能是通過jtag埠與微處理器對話。而且，如果系統中採用了球柵陣列(bga)封裝的ic，那麼jtag也是測試bga器件與底層印製電路板之間連線的最有效方法。
支援eee 1149.1邊界掃瞄測試標準的ic與電路板都具備乙個支援jtag測試的4線序列匯流排(第5條線為可選的復位線)-tdi(測試資料輸入)、tdo(測試資料輸出)、tms(測試模式選擇)與tck(測試時鐘)。該匯流排主要支援對焊點、電路板過孔、短路和開路等連線進行結構測試。此外，許多cpld和fpga製造商也將jtag作為其器件在系統程式設計與配置的標準方法。jtag不但支援結構(互連)測試，如今還是一種用於在系統級實現配置、程式設計以及混合訊號測試的標準方法。
但大多數設計團隊都在新設計中對jtag的應用更傾向於不一步到位，而是以一種更易掌控的方式慢慢轉為全面利用jtag介面。有些團隊規則(discipline)中廣泛利用了jtag介面，有些則只利用了其中很有限的一部分。但每種規則都根據其自身的需要調整jtag。在各種規則的共同作用下，發展出了幾代不同的jtag應用，每一代jtag應用都有各自的特點，具有某種增強功能。
圖1：第二代jtag應用：利用jtag多支路復用器簡化對多個jtag鏈的接入。
由於存在各種各樣的jtag接入要求，所以開發團隊必需採用一種跨規則的jtag接入策略以最大程度地發揮jtag接入的功能。這種策略對於實現一種標準方法非常必要，這種標準方法可以復用，並且下一代產品可以基於其構建。為了更好地理解這種方法，我們將**在不同年代的系統開發與設計中是如何使用jtag的，目的是通過借助過去有關jtag接入的經驗或投入，推動設計向新一代發展。
jtag應用的各個階段
在jtag應用的第一階段，只用到了某些有關電路板的特性和功能，有關該方法的整理和標準化工作卻做得很少。
這是一種最簡單的方法，幾乎甚至完全不需要進行任何軟體工具投資，通常使用ic廠商提供的免費工具即可。該階段的jtag通常不具備或者只具備很有限的診斷功能，也沒有可用於生成測試或程式設計的向量的軟體。這時的jtag接入只在生產時用於配置cpld或對快閃儲存器程式設計。稍複雜一些的板卡也可以用它來做測試。
然而，這並不是成本最低的方法。因為每種規則都有可能會為其自身的需要用乙個單獨的jtag接頭(header)，於是一塊電路板上就得用多個jtag接頭，從而增加了成本，也占用了電路板空間。而且，每種規則可能都會開發它們自己的「自製」軟體工具和硬體，以實現與jtag特性的互動，而這些軟體工具和硬體對其他規則(discipline)而言卻是多餘的。所以，採用這種方法開發的產品受其定製開發的影響，很難轉移到新一代的產品中去。如果在生產中採用，這種方法也會增加成本，因為它需要進行多次插入。
許多開發團隊都被這一代jtag應用綁住了手腳。最終，當系統複雜性持續增大時，要保持產品的競爭力，就必需採用一種jtag接入策略。
第二代jtag應用
在第二代jtag應用中，不同的開發團隊規則對在新板卡設計上採用jtag功能進行管理。該階段的jtag應用需要一定程度的atpg(自動測試程式生成)軟體工具(這類軟體工具具有穩健的診斷功能)投資，用於對程式設計和測試向量的開發和傳送進行管理。這類atpg工具的**商提供從簡單的針對每一任務的向量生成的支援與諮詢服務，也提供生產用的多工(multi-seat)全套軟體支援。
在每塊電路板上新增乙個策略性ic器件-jtag復用器件，目的是去除電路板上的多個1149.1接頭並管理多個jtag通路。這個jtag復用器件所占用的電路板空間通常比乙個jtag接頭還小，但卻簡化了元件的隔離，也簡化了提高接入效率所需掃瞄路徑的組織。
例如，開發人員可能會希望將不同廠商的fpga隔離在不同的掃瞄鏈中，以便簡化利用每個廠商提供的工具接入jtag的過程。另外，我們可能還希望將微處理器放在乙個單獨的掃瞄鏈中，從而在**工具除錯軟體或在快閃儲存器寫程式時，最大程度提高微處理器的執行速度。atpg廠商對這些器件都提供了很好的支援，因此軟體支援通常很簡單，直接提供交鑰匙的方案。
圖2：第三代j：將jtag匯流排的擴充套件到在整個背板以連線多個板卡。
如今我們的第二代設計都只有乙個單獨的jtag接入點，在這種基本配置下，整個板卡的所有**、配置和1149.1測試都可以在一次插入中，在乙個測試站(test station)上用乙個基於pc的系統來實現。
在這一階段出現了一種新的jtag匯流排應用-在產品的整個生命週期中都能利用jtag接入功能。例如，可以將整個電路板級的向量圖(vector image)存檔，以便在需要現場服務時，對板卡重新程式設計或除錯。同樣的接入功能還可以用於現場fpga韌體公升級，或用於診斷乙個fru(現場可替換單元)中的問題。返回廠家進行故障分析的裝置也可以利用同一組向量圖(以及廠家或開發測試站)來對問題進行隔離。
如果說這一代jtag應用有什麼缺點，那就是開發團隊通常還抱著單一板卡的心態。這是一種常有的心態，認為設計團隊的責任只侷限於其設計的板卡及其介面。然而，如果不能向第三代jtag發展，那麼這種jtag應用就出現了瓶頸，限制了使用jtag實現多板卡的能力。
第三代jtag應用
當能夠對乙個背板上的多板卡系統級使用到jtag的特性時，就實現了下一代jtag接入。在這種環境下，仍然能夠單獨實現單板卡級jtag功能，而且 還可以利用到板卡間的功能。這一代jtag應用不但促進了單板卡上不同規則的設計團隊相互合作，也促進了整個系統下不同板卡設計團隊之間的合作。如果在上一代jtag應用中採用了乙個jtag多路器，那麼這個多路器支援多支路(multi-drop)接入。採用一種定址方案，可以將序列jtag匯流排用於多支路配置，提供對多板卡的支援。而一旦jtag能夠接入一塊背板上的多個板卡，就能實現系統級的配置或程式設計(例如，jtag可以並行接入多塊板卡)。
如果驅動器/接收器對允許進行jtag可接入的全速bist(內建自測)，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序列鏈結，那麼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序列連線。或這些高速互連都是電容性耦合，並且驅動器/接收器支援，則可以進行ieee 1149.6測試。
利用與第二代同樣的裝置-乙個基於pc的jtag站，就能使用所有這些jtag功能。這個基於pc的jtag站用作jtag主控裝置，通過一組單獨的線路連線到背板上的jtag接頭。這個主控裝置負責驅動測試向量，並管理整個背板上的器件接入jtag功能。
***jtag應用
當測試向量的傳送和管理發生在系統內部時，對jtag的應用就達到了最高端別，即***。***jtag應用採用了乙個板載jtag主控制器來驅動背板jtag匯流排。同時，還利用板載儲存器儲存測試向量，並利用乙個微處理器驅動jtag主控制器。多板卡系統級主控制器可以位於一塊單獨的板卡上的，也可以在每塊板卡上設定乙個主控制器以增強控制效能。
jtag接入可以通過外部或內部啟動，也可以由某些系統事件啟動，例如系統上電或電源復位。
本文小結
迄今為止，jtag應用與整合中存在的最大障礙，就是如何讓人們認識到需要一種基於多個開發規則的策略，並使管理者相信這種策略能夠帶來經濟效益。一旦跨出了這一步，並且採用了atpg支援和jtag復用器件，那麼就更容易一步步或一代代地循序漸進評估或實現新的jtag功能。而且，如果開發團隊能夠基於先前應用jtag的經驗，就能更好地發揮jtag匯流排的功用。
增大jtag結構的複雜性並不一定會成為系統的負擔，恰恰相反，這樣才能完全地發揮jtag作為乙個受到廣泛支援的，對現代複雜電子系統進行系統級測試、程式設計、配置和的健康狀態監控的工業標準方法的全部價值。
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