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作者：張志國，珠海歐比特控制工程股份有限公司，珠海 519080 摘要：S698PM芯片是一款抗輻照型的高性能、高可靠、高集成度、低功耗的多核并行處理器SoC芯片，其芯片內部集成了豐富的片上外設，可廣泛應用在航空航天、大容量數據處理、工業控制、船舶、測控等應用領域；而J750是業界比較認可測試結果的SOC芯片ATE(Automatic Test Equipment)測試機，市場占有率非常高。下面主要介紹在J750上開發S698PM芯片BSD測試程序及注意事項。 1. 概述 隨著SOC芯片系統功能越來越復雜，在一顆芯片中，通常包括有數字部分、模擬部分以及相關的存儲器件，甚至有的還有射頻模塊，這不但對ATE測試設備提出更快、更高的要求，而且還要考慮測試時間成本，因此通常客戶會要求測試程序前兩項測試項目要能夠快速判斷出SOC芯片90%常見問題的缺陷。經過多年SOC測試方法和測試原理摸索，逐漸形成前兩項測試內容標準：一個是電流功耗測試，另外一個就是BSD測試項目流程。 2. S698PM芯片簡介 S698PM芯片是一款抗輻照型的高性能、高可靠、高集成度、低功耗的多核并行處理器SoC芯片; S698PM芯片內部集成了豐富的片上外設，包括常見USB2.0主控器、I2C主控器、以太網控制器等功能模塊; S698PM芯片支持RTEMS、 eCOS、VxWorks、Linux等實時嵌入式操作系統，用戶可方便地實現嵌入式實時控制系統的高性能多核并行處理設計。 S698PM芯片采用了TMR技術對芯片內部所有邏輯單元進行了三模冗余加固，采用EDAC技術對內部與外部存儲器進行了檢錯糾錯加固，因此該芯片的具有很高的抗輻照能力。 S698PM是全球第一款量產化的對標LEON4內核版本的嵌入式SPARC V8多核SOC芯片，其在功能及性能等方面均領先了業界的同類型產品。S698PM代表了當今SPARC嵌入式SOC芯片的最高水平。 3. BSD測試項目原理 BSD(Boundary-scan Diagnostics)的測試原理主要是利用芯片里JTAG電路進行芯片管腳電路檢測是否有功能缺陷的測試方法。因此SOC芯片里的JTAG電路主要具備兩個功能，并且可通過模式選擇管腳來設定。一個功能是通過JTAG電路進行軟件配置和調試SOC芯片內核工作參數，實現軟件在線調試功能；另一個功能就是通過JTAG口灌入掃描控制信號進行芯片硬件電路的BSD測試或是MBIST測試。 在芯片設計階段，當插入JTAG電路的同時，會在芯片的所有管腳接口上插入一個帶時鐘的觸發器，并把該時鐘信號連接到JTAT_CLK信號上，同時把觸發器的輸入端和輸出端按照掃描鏈的串行互聯方式連接，并把最初的輸入端連接到JTAT_DI端，把最后的輸出端連接到JTAT_DO端，形成一個閉環的測試鏈。最后利用工具生成BSD測試程序需要的PATTERN文件，提供給測試機測試需要。 4. 基于J750的BSD測試方法 首先，BSD測試需要準備測試向量文件，該文件是由IC設計工程師在插入JTAG電路時，生成的邊界掃描向量表文件，同時生成測試機所需的TimingSet參數設置文件，這兩個文件共同決定了信號的類型及信號隨時鐘周期的變化。 信號的常見類型有RH、RL、NR、ROFF、SBC、SBH、SBL等，一般時鐘信號的類型為SBL，這樣時鐘的周期可設、脈沖寬度可控，方便測試機控制該關鍵信號；其他信號類型一般為NR，方便J750測試機監測。 第二步驟，利用J750測試軟件Patter Compiler功能模塊，把標準PATTERN文件轉化成J750識別的格式文件，如下圖1所示： 
第三步驟，利用J750的測試程序導入功能，將上述兩個文件導入到程序里，完成測試機的TimingSet參數等參數設定, 并根據測試機特性及S698PM時序要求可以微調參數，如下圖2所示：
第四步驟，設定BSD Function Test功能模塊參數，調用BSD測試程序所需的直流和交流參數，以及PATTERN文件。如下圖3所示：
第五步驟，執行BSD function Test命令，在測試過程中，如果結果不滿足要求，可進行TimingSet表格中的時間參數微調，測試結果報告如下圖4所示：
5. 結束語 本文簡要介紹了采用 Teradyne-J750EX 自動測試設備來測試嵌入式SoC 芯片S698PM 的BSD測試原理及注意事項。從測試效果來看，因BSD測試方法與芯片內部電路沒有太大關系，可以快速判讀出芯片管腳電路是否有缺陷，大大地縮短測試時間，從而節省了測試時間，降低了測試成本，因此該BSD測試方法值得推廣。 參考文獻 [1] 顏軍. SPARC 嵌入式系統設計與開發-S698系列處理器實用教程[M].中國標準出版社, 2013. [2] JTAG標準協議IEEE1149.1-1990 [3] grip.pdf/grmon-2.0.pdf http://www.gaisler.com [4] J750 Basic Programming Student Manual [5] S698PM芯片用戶手冊 |
