在現(xiàn)代電子應(yīng)用系統(tǒng)中，印刷電路板越來(lái)越復(fù)雜，多層板的設(shè)計(jì)越來(lái)越普遍，大量使用各種表貼元件和BGA(ball grid array) 封裝元件，元器件的管腳數(shù)和管腳密度不斷提高，使用萬(wàn)用表、示波器測(cè)試芯片的傳統(tǒng)“探針”方法已不能滿足要求。在這種背景下，早在20世紀(jì)80年代，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)組(joint test action group，簡(jiǎn)稱JTAG) 起草了邊界掃描測(cè)試(boundary-scan testing，簡(jiǎn)寫B(tài)ST)規(guī)范，后來(lái)在1990年被批準(zhǔn)為IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1-1990規(guī)定，簡(jiǎn)稱JTAG標(biāo)準(zhǔn)。
邊界掃描測(cè)試有兩大優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)是方便芯片的故障定位，迅速準(zhǔn)確地測(cè)試兩個(gè)芯片管腳的連接是否可靠，提高測(cè)試檢驗(yàn)效率；另一個(gè)是，具有JTAG接口的芯片，內(nèi)置一些預(yù)先定義好的功能模式，通過(guò)邊界掃描通道來(lái)使芯片處于某個(gè)特定的功能模式，以提高系統(tǒng)控制的靈活性和方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在，所有復(fù)雜的IC 芯片幾乎都具有JTAG控制接口，JTAG控制邏輯簡(jiǎn)單方便，易于實(shí)現(xiàn)。
邊界掃描測(cè)試是通過(guò)在芯片的每個(gè)I/O腳附加一個(gè)邊界掃描單元(BSC，boundary scan cell)以及一些附加的測(cè)試控制邏輯實(shí)現(xiàn)的，BSC 主要是由寄存器組成的。每個(gè)I/O管腳都有一個(gè)BSC，每個(gè)BSC 有兩個(gè)數(shù)據(jù)通道：一個(gè)是測(cè)試數(shù)據(jù)通道,測(cè)試數(shù)據(jù)輸入TDI(test data input)、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出TDO(test data output)；另一個(gè)是正常數(shù)據(jù)通道,正常數(shù)據(jù)輸入NDI(normal data input)、正常數(shù)據(jù)輸出NDO(normal data output)。
圖表 1 可編程器件的內(nèi)部邏輯
在正常工作狀態(tài)，輸入和輸出數(shù)據(jù)可以自由通過(guò)每個(gè)BSC，正常工作數(shù)據(jù)從NDI進(jìn)，從NDO出。在測(cè)試狀態(tài)，可以選擇數(shù)據(jù)流動(dòng)的通道：對(duì)于輸入的IC(集成電路，integrated circuit)管腳，可以選擇從NDI或從TDI輸入數(shù)據(jù)；對(duì)于輸出的IC管腳，可以選擇從BSC輸出數(shù)據(jù)至NDO，也可以選擇從BSC輸出數(shù)據(jù)至TDO。為了測(cè)試兩個(gè)JTAG 設(shè)備的連接，首先將JTAG設(shè)備1某個(gè)輸出測(cè)試腳的BSC置為高或低電平，輸出至NDO，然后，讓JTAG設(shè)備2的輸入測(cè)試腳來(lái)捕獲從管腳輸入的NDI值，再通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)通道將捕獲到的數(shù)據(jù)輸出至TDO，對(duì)比測(cè)試結(jié)果，即可快速準(zhǔn)確的判斷這兩腳是否連接可靠。
圖表 2 邊界掃描原理示意圖
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