基于新故障模型的测试方案的研究分析

引 言

界限扫描仪技术性是协同检测行为组JTAG（Joint Test Action Group）于1987年明确提出一种电源电路测试标准，并于1990年被IEEE接受，产生了IEEE 1149．1规范。因而界限扫描仪技术性也被称作JTAG检测技术。伴随着规模性电子器件的发展趋势，JTAG检测技术获得了更加普遍的运用，尤其是在线路板加工制造业中，许多加工厂早已把其做为必不可少的生产制造测试步骤。

可以开展JTAG检测的材料务必选用适用IEEE 1149．1规范的电子元件，这儿称之为BS（Bound—ary Scan）元器件。BS元器件的引脚和內部时序逻辑电路中间提升了由挪动存储器组成的界限扫描仪模块，各界限扫描仪模块串行通信联接。把电路板上的全部BS元器件相互连接，就建立了界限扫描仪链。根据串行通信扫描仪方法设置和载入元器件引脚的情况，完成对线路板的测验和确诊。

线路板的JTAG检测包含下面3个流程：

第一步：检测界限扫描仪链的一致性，保证JTAG的扫描仪链接和每个插口工作中一切正常。这一步是JTAG检测的基本，务必在别的检测逐渐以前开展；

第二步：检测线路板各BS元器件引脚中间的互联；

第三步：对电路板上的可编逻辑性元器件开展可视化编程。

在这里关键科学研究BS元器件引脚中间的互联检测。互联检测选用互联网互联实体模型，用互联网叙述电路板上的互联，把互联网中间的短路故障和引路做为线路板的常见故障实体模型。事实上，线路板在生产全过程中产生的常见故障有其独特的诱因，依据这种特性，可以进一步优化互联网互联实体模型的常见故障实体模型，使之更为合乎线路板加工制造业的具体缺点，进而提升加工厂 JTAG检测的高效率。

在下列章节目录里，最先详细介绍互联网互联实体模型，并提供了传统式的常见故障实体模型，随后依据线路板加工制造业的特性，对传统式常见故障实体模型做好了拓展，得出了一种更接近线路板生产制造具体的常见故障实体模型，最终明确提出了根据新常见故障实体模型的测试方法。

1、线路板的系统互联实体模型

JTAG互联检测选用互联网互联实体模型。其核心内容是把电路板上电子器件引脚中间的联接叙述为互联网。一个互联网是由1个键入连接点、1个导出连接点，和1根联接键入／导出连接点的输电线组成的，图1是互联网的平面图。互联网的键入、导出点相匹配着电路板上存有互联关联的2个引脚，互联网的输电线相匹配着这两个引脚中间的基材输电线。

把电路板上全部的引脚互联都界定成互联网，就造成了互联网表。图2是一个由5个互联网构成的互联网表。

JTAG技术性保证了一套载入和载入体制，根据JTAG可以把测试代码串行通信载入到互联网表的每个键入点，随后从导出点串行通信读取检测結果。根据对检测数据的剖析，来检查网络是不是发生了常见故障。

在对互联网开展互联检测时，牵涉到下列好多个定义：

并行处理检测空间向量PTV（Parallel Test Vector）：在一次检测循环系统中，载入到各互联网上的测试代码组成的空间向量，记作vpj，j=1，2，…，P。对某一确定的线路板来讲，它的PTV维数是明确的．相当于互联网的数量N。

并行处理回应空间向量PRV（Parallel Response Vector）：选用某一PTV开展检测所取得的检测回应空间向量称之为并行处理回应空间向量，记作rpj，j=1，2，…，P。

串行通信检测空间向量STV（SequenTIal Test Vector）：在多次检测循环系统中增加到同一互联网的测试代码组成的空间向量，记作vQj，j=1，2，…，N。STV的总数相当于互联网的数量N，其维数相当于检测循环系统的频次（或PTV的数额）。

串行通信检测回应空间向量SRV（SeqLlenTIal Response Vector）：互联网在键入一定的STV后的输入回应空间向量为串行通信检测回应空间向量，记作rQj，j=1，2，…，N。当互联网没有问题时，其SRV与STV同样。

检测引流矩阵：以PTV为列向量，STV为行向量组成的引流矩阵。

常见故障预兆：当某一互联网存有常见故障时，表现常见故障的SRV称之为常见故障预兆，记作Sfi。

2 传统式的互联常见故障实体模型（常见故障实体模型1）

传统式的互联常见故障实体模型包含2种常见故障：一种是单独一个互联网导出滞销品。另一种是好多个互联网中间产生短路故障。如下图3所显示。

单独一个互联网导出滞销品，就是指互联网的导出数值固定不动为1或是固定不动为O。因而又被称作S—A一1（Stuack—At一1）或S—A一0（Stuack—At—O）。导致这类常见故障的因素关键有下面2个：

（1）互联网产生引路，外部不可以给其增加鼓励，从该互联网载入的回应自始至终为1或是自始至终为0。实际为1或O在于电源电路加工工艺。

（2）互联网跟开关电源或地短路故障，导致互联网导出自始至终为1或是自始至终为O。

产生S—A一1或S—A一0常见故障的互联网，其检测导出为全“l”SRV或全“0”SRV。

短路故障问题就是指一个互联网和别的1个或好多个互联网产生中继，短路故障问题所涉及到的网站具有同样的导出結果，即在不一样的STV鼓励下，涉及到短路故障的互联网SRV同样。短路故障问题有三种种类：

（1）线“或”短路故障W—O（Wired—OR—Short）：最后的逻辑值为各互联网STV的逻辑性“或”。数学思维叙述如下所示，在其中B表明涉及到短路故障的互联网的结合；

（2）线“与”短路故障W—A（Wired—AND—Short）：最后的逻辑值为各互联网STV的逻辑性“与”。数学思维叙述如下所示；

对互联网开展检测时，检测時间在于PTV的总数，检测的检测工作能力则遭受搞混症型和混迭症型的危害。混迭症型（Abasing Syndrome）：当检测引流矩阵中某一互联网的STV或某一短路故障问题回应同样时，将没法明确这一互联网是不是包括在该短路故障问题中，这种情况称之为混迭症型。搞混症型（Confolmding Syndrome）：当好几个单独常见故障的导出結果同样时，不可以明确常见故障状况到底是由哪一个常见故障造成，这种情况称之为搞混症型。以上的常见故障实体模型是现阶段互联检测科学研究中较常用的常见故障实体模型。现把这类实体模型称之为常见故障实体模型1。常见故障实体模型1把互联网做为一个总体来检测，觉得互联网是产生问题的最少模块。但在事实上互联网包含键入点，导出点和连线，这好多个阶段很有可能各自产生不一样的常见故障。

根据对线路板生产过程的剖析，可以在常见故障实体模型1的根基上把网络问题进行优化，进而得到更贴近线路板生产制造具体的互联常见故障实体模型。

3 以引脚常见故障为定位点的互联常见故障实体模型（常见故障实体模型2）

线路板在生产过程中产生的引脚互联常见故障可以分成下列几种：

线路板基材输电线的常见故障；

电焊焊接常见故障：包含电子器件引脚与基材中间的焊接材料缺少；引脚点焊上的焊接材料中继；引脚破裂或伸出造成引脚摆脱点焊等；

电子器件常见故障：包含电路板上的电子器件缺少；在贴片式时应用了不正确的电子器件；电子器件安裝方位反过来等；

伴随着线路板生产工艺的发展，基材的制作全过程早已十分完善，基材上的电线产生问题的可能不大，加工厂在生产全过程中的问题大多数产生在电子器件的拼装环节，即电焊焊接或电子器件造成的常见故障。

前边早已表明，电路板上的电子器件是串行通信组合成界限扫描仪链的。电子器件常见故障会造成电路板上的界限扫描仪链终断，因而在检测界限扫描仪链的一致性时就可以发觉并修补电子器件的问题。那样在开展引脚互联检测时，电子器件常见故障就早已被清除了，因此互联检测主要是查验电子器件引脚的电焊焊接常见故障，包含下列2个层面：

引脚和线路板输电线引路：包含电子器件引脚摆脱点焊，电子器件引脚与基材中间的焊接材料缺少；

引脚中间短路故障，即电子器件引脚点焊上的焊接材料中继。

引脚相匹配着互联网的键入或所在点，把引脚常见故障做为定位点来界定互联网互联常见故障，可以得到：互联网短路故障便是互联网的键入点中间或所在点中间产生短路故障，而引路是指互联网的键入点或所在点跟互联网输电线中间断掉。

针对单独一个互联网来讲，其键入点和导出点很有可能仅有一端产生常见故障，很有可能两边与此同时产生同一类常见故障，也很有可能两边各产生不一样的常见故障。因而系统的互联常见故障可以有越多的种类，现归纳如下：

（1）互联网导出滞销品：常见故障缘故包含互联网一端引路一端一切正常；或两边与此同时引路；如下图4所显示。互联网跟开关电源或地产生短路故障也会导致这类常见故障。这种常见故障都主要表现为互联网SRV固定不动为1（S—A一1）或是固定不动为O（S—A一0）。

（2）互联网短路故障：N（N≥2）个互联网中间产生短路故障，且这种互联网自身沒有引路常见故障，如下图5所显示。这类短路故障问题可能是W—A短路故障，也可能是W—O短路故障，这种短路故障互联网很有可能一端短路故障另一端一切正常，也很有可能互联网两边与此同时和别的互联网短路故障。

（3）键入短路故障，导出引路：如下图6所显示，某一互联网键入点跟别的互联网短路故障，与此同时导出点引路。在这样的情况下，该网络数据的SRV为S—A—O或S—A一1，键入点由于和别的互联网短路故障，会对短路故障组成的SRV造成危害。

（4）键入引路，导出短路故障：如下图7所显示，某一互联网键入点引路，与此同时导出点跟别的互联网短路故障。在这样的情况下，该网络数据的键入值对导出值沒有危害，互联网的导出值是由短路故障组成决策的。

假如把互联网的键入点和导出点互换，第四种状况就变成了第3种状况。可是在把线路板叙述成互联网表时，针对键入点和导出点产生什么常见故障是彻底不得知的，因此，第3种状况和第4种状况应当分离来考虑到。

在这里把以上常见故障实体模型称之为常见故障实体模型2，在其中第1种和第2种状况与常见故障实体模型1是随意的，在模型时充分考虑互联网两边很有可能产生不一样的常见故障，提升了第3种和第4种状况。

每一个互联网的导出結果只有立即影响导出端常见故障，假如键入端也存有常见故障，那麼它就很有可能被忽略。这儿把这种情况称之为错判。

加工厂检测的效果是发觉常见故障并开展检修，其步骤如下图8所显示：检测中如发觉常见故障，就需要开展检修，修补后再开展认证检测。假如发生了错判，一次检测不可以发觉全部常见故障，则只有在线路板导出端检修进行后，开展认证检测时，才可以发觉键入端常见故障，因此务必再度检修并再度认证检测。这就提升了检测的时长和检修的多元性。假如可以根据常见故障实体模型2寻找方式清除错判，就可以合理增强生产制造检测的高效率。

4 根据常见故障实体模型2的测试方法

常见故障实体模型2引进了互联网一端引路，一端短路故障的常见故障。在测验时选用走步1优化算法和走步0优化算法转化成检测引流矩阵，可以与此同时检验出互联网两边的常见故障，防止产生错判。

设互联网数量为N，走步1优化算法的原始检测矢量素材为1，O，0，…，O（N维），随后让1次序挪动，组成N行N列的检测引流矩阵，因此称之为走步1优化算法。走步O优化算法与走步1优化算法基本原理同样，仅仅走步O优化算法的原始检测矢量素材为O，1，1，…，1，随后让O次序挪动。走步1优化算法和走步0优化算法转化成的检测引流矩阵，PTV总数全是N。

表1和表2是走步1优化算法和走步0优化算法转化成的检测引流矩阵实例，互联网数量为5。

走步1优化算法转化成的检测引流矩阵能完成对全部W一O短路故障的彻底确诊，每一个常见故障预兆都是有惟一的常见故障诱因与之相匹配，不容易产生混迭或搞混；对互联网一端W—O短路故障，一端引路的常见故障也具备确诊工作能力。由于STV中“1”的部位是互联网的标示，假如发生了W一O短路故障，可以依据SRV中“1”的部位，剖析出什么互联网发生了短路故障，什么互联网发生了引路，进而防止错判。比如，用走步1引流矩阵对表1的5个互联网中完成检测，假如互联网1的SRV是00000，互联网2的SRV是11000，从 11000这一結果，可以研究出互联网1和2的键入点必定发生了或短路故障；可是互联网1的SRV并不是11000，反而是全“O”空间向量，那麼可以判断：互联网1的导出点发生了引路，造成导出S—A一0。

同样，走步O优化算法转化成的检测引流矩阵能完成对全部W—A短路故障的彻底确诊，对互联网一端W—A短路故障，一端引路的常见故障具备确诊工作能力。

在具体检测时为了更好地与此同时遮盖W—O短路故障和W—A短路故障，要把走步1引流矩阵和走步O引流矩阵组成起來应用，如表3示。那样，PTV的总数便是2N。

走步1引流矩阵和走步O引流矩阵组成的组成检测引流矩阵，仅有当所有互联网一起产生短路故障时，其結果才算是全“O”SRV或全“1”SRV。而显而易见这类问题是不太可能产生的，因而可以觉得全“O”SRV和全“1”SRV并不是由短路故障问题导致的，那样就规避了和引路常见故障产生搞混。换句话说，用组成引流矩阵检测时，只需一个互联网的输入输出是全“0”和全“1”，就可以毫无疑问该互联网发生了导出引路或是导出滞销品。总的来说，组成引流矩阵可以对常见故障实体模型2的全部状况开展完备确诊，不容易产生混迭症型、搞混症型和错判问题。组成引流矩阵的PTV总数是2N，当互联网总数较为大的时候会导致检测耗时太长。因而针对规模性集成电路芯片的检测不适合立即选用这类优化算法。为了更好地减少检测時间，可以分为二步检测的计划方案：第一步用紧密性比较好的检测引流矩阵开展基本检测，迅速地找到很有可能存在的问题的互联网，变小确诊检测的范畴；第二步，选用组成引流矩阵，对存有问题的互联网开展精准确诊。那样就可以快又准地做到测验目地。第一步检测可以选用改进记数编码序列优化算法或等权重值优化算法，其PTV量级为log2N，是紧密性最好是的一类优化算法。用这种优化算法转化成的检测引流矩阵可以发觉全部很有可能存在的问题的互联网，但不可以彻底明确常见故障的具体位置和种类。

5 结 语

线路板生产制造检测的目的取决于发觉常见故障并开展检修。检测中对常见故障的错判会导致不断检修，危害生产加工的高效率，因而必须尽量全方位地发觉常见故障。现以互联网键入端和输入端常见故障为定位点，引进了一端引路，一端短路故障的常见故障。根据这类常见故障实体模型的检测可以防止对键入端常见故障的错判，进而降低不断检修。

JTAG检测技术的运用还包含用BS元器件检测非BS元器件。由于BS元器件中间的互联很有可能会通过一些非BS元器件（电阻器，功放机等），可以根据检测BS元器件中间的互联来查看这种无线放大器件。这类检测事实上是假定互联网互联实体模型的输电线一部分也有可能出现常见故障。依据这样的事情，文中提到的常见故障实体模型2可以进一步拓展，进而运用到 BS元器件检测非BS元器件的行业。

责编：gt

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