SN54ABT18504與SN74ABT18504掃描測試設(shè)備：20位通用總線收發(fā)器的深度剖析

一、產(chǎn)品概述

SN54ABT18504和SN74ABT18504是德州儀器（Texas Instruments）SCOPE?可測試性IC系列的成員，支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990邊界掃描，有助于復(fù)雜電路板組件的測試。通過4線測試訪問端口（TAP）接口實現(xiàn)對測試電路的掃描訪問。SN54ABT18504適用于 - 55°C至125°C的全軍事溫度范圍，而SN74ABT18504適用于 - 40°C至85°C的溫度范圍。

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二、產(chǎn)品特性

2.1 通用總線收發(fā)器功能

在正常模式下，它們是20位通用總線收發(fā)器，結(jié)合了D型鎖存器和D型觸發(fā)器，允許數(shù)據(jù)在透明、鎖存或時鐘模式下流動。數(shù)據(jù)流向由輸出使能（OEAB和OEBA）、鎖存使能（LEAB和LEBA）、時鐘使能（CLKENAB和CLKENBA）和時鐘（CLKAB和CLKBA）輸入控制。

2.2 測試模式功能

測試模式下，正常的SCOPE?通用總線收發(fā)器操作被抑制，測試電路啟用，可觀察和控制設(shè)備的I/O邊界。四個專用測試引腳（TDI、TDO、TMS和TCK）用于觀察和控制測試電路的操作，還能執(zhí)行并行簽名分析、偽隨機(jī)模式生成等測試功能。

2.3 邊界掃描單元設(shè)計

每個I/O引腳使用兩個邊界掃描單元（BSCs），提供了額外的靈活性，允許在任一總線（A或B）上獨立捕獲和強(qiáng)制測試數(shù)據(jù)。

2.4 先進(jìn)設(shè)計與低功耗

采用先進(jìn)的EPIC - ΙΙB? BiCMOS設(shè)計，顯著降低了功耗。

三、測試架構(gòu)

3.1 4線測試總線

串行測試信息通過符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的4線測試總線或測試訪問端口（TAP）傳輸。TAP控制器監(jiān)控TCK和TMS信號，提取同步和狀態(tài)控制信號，為設(shè)備中的測試結(jié)構(gòu)生成適當(dāng)?shù)钠峡刂菩盘枴?/p>

3.2 測試寄存器

設(shè)備包含一個8位指令寄存器和四個測試數(shù)據(jù)寄存器：88位邊界掃描寄存器、23位邊界控制寄存器、1位旁路寄存器和32位設(shè)備識別寄存器。

四、TAP控制器狀態(tài)圖

4.1 狀態(tài)組成

TAP控制器是一個同步有限狀態(tài)機(jī)，由16個狀態(tài)組成，包括6個穩(wěn)定狀態(tài)和10個不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 主要路徑

有兩條主要路徑：一條用于訪問和控制選定的數(shù)據(jù)寄存器，另一條用于訪問和控制指令寄存器，一次只能訪問一個寄存器。

4.3 各狀態(tài)功能

• Test - Logic - Reset：設(shè)備上電進(jìn)入此狀態(tài)，測試邏輯復(fù)位并禁用，正常邏輯功能執(zhí)行。
• Run - Test/Idle：執(zhí)行任何測試操作前必須經(jīng)過此狀態(tài)，可處于測試活躍或空閑狀態(tài)。
• Select - DR - Scan和Select - lR - Scan：用于選擇數(shù)據(jù)寄存器掃描或指令寄存器掃描。
• Capture - DR和Capture - IR：分別用于捕獲選定數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器的數(shù)據(jù)。
• Shift - DR和Shift - IR：數(shù)據(jù)在選定寄存器中串行移位。
• Exit1 - DR、Exit2 - DR、Exit1 - IR和Exit2 - IR：用于結(jié)束數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器掃描。
• Pause - DR和Pause - IR：可暫停和恢復(fù)掃描操作而不丟失數(shù)據(jù)。
• Update - DR和Update - IR：更新選定寄存器的數(shù)據(jù)。

五、寄存器概述

5.1 指令寄存器

8位長，用于告訴設(shè)備要執(zhí)行的指令，包括操作模式、測試操作、選擇的數(shù)據(jù)寄存器和數(shù)據(jù)捕獲源。在Capture - IR狀態(tài)捕獲二進(jìn)制值10000001，Update - IR狀態(tài)更新當(dāng)前指令。

5.2 數(shù)據(jù)寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：88位，用于存儲測試數(shù)據(jù)和捕獲數(shù)據(jù)。每個正常功能輸入引腳有一個BSC，每個正常功能I/O引腳有兩個BSC。
• 邊界控制寄存器（BCR）：23位，用于實現(xiàn)基本SCOPE?指令集之外的額外測試操作，如偽隨機(jī)模式生成、并行簽名分析和二進(jìn)制計數(shù)。
• 旁路寄存器：1位，可縮短系統(tǒng)掃描路徑長度。
• 設(shè)備識別寄存器（IDR）：32位，用于識別設(shè)備的制造商、部件號和版本。

六、指令寄存器操作碼

6.1 邊界掃描

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令，選擇邊界掃描寄存器，設(shè)備處于測試模式。

6.2 旁路掃描

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的BYPASS指令，選擇旁路寄存器，設(shè)備處于正常模式。

6.3 采樣邊界

符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令，選擇邊界掃描寄存器，設(shè)備處于正常模式。

6.4 控制邊界到高阻抗

符合IEEE P1149.1A HIGHZ指令，選擇旁路寄存器，設(shè)備處于修改后的測試模式。

6.5 控制邊界到1/0

符合IEEE P1149.1A CLAMP指令，選擇旁路寄存器，設(shè)備處于測試模式。

6.6 邊界運行測試

選擇旁路寄存器，設(shè)備處于測試模式，執(zhí)行邊界控制寄存器指定的測試操作。

6.7 邊界讀取

選擇邊界掃描寄存器，用于檢查PSA操作后的數(shù)據(jù)。

6.8 邊界自測試

選擇邊界掃描寄存器，所有BSC捕獲其當(dāng)前值的反值，設(shè)備處于正常模式。

6.9 邊界切換輸出

選擇旁路寄存器，設(shè)備處于測試模式，選定輸出BSC的移位寄存器元素數(shù)據(jù)在TCK上升沿切換。

6.10 邊界控制寄存器掃描

選擇邊界控制寄存器，在邊界運行測試操作前執(zhí)行，以指定要執(zhí)行的測試操作。

七、邊界控制寄存器操作碼

7.1 采樣輸入/切換輸出（TOPSIP）

在TCK上升沿捕獲選定設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)，并更新到輸入BSC的影子鎖存器，同時切換輸出BSC的數(shù)據(jù)。

7.2 偽隨機(jī)模式生成（PRPG）

在TCK上升沿在選定BSC的移位寄存器元素中生成偽隨機(jī)模式，并應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳。

7.3 并行簽名分析（PSA）

在TCK上升沿將選定設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)壓縮成40位并行簽名。

7.4 同時PSA和PRPG（PSA/PRPG）

同時進(jìn)行20位并行簽名分析和20位偽隨機(jī)模式生成。

7.5 同時PSA和二進(jìn)制計數(shù)（PSA/COUNT）

同時進(jìn)行20位并行簽名分析和20位二進(jìn)制計數(shù)。

八、時序描述

所有測試操作與測試時鐘（TCK）同步，TDI、TMS和正常功能輸入的數(shù)據(jù)在TCK上升沿捕獲，TDO和正常功能輸出引腳的數(shù)據(jù)在TCK下降沿出現(xiàn)。

九、電氣特性與參數(shù)

9.1 絕對最大額定值

包括電源電壓范圍、輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、電流等參數(shù)，超出這些額定值可能導(dǎo)致設(shè)備永久損壞。

9.2 推薦工作條件

不同型號（SN54ABT18504和SN74ABT18504）在電源電壓、輸入電壓、輸出電流、輸入轉(zhuǎn)換速率和工作溫度等方面有不同的推薦值。

9.3 電氣特性

在推薦工作溫度范圍內(nèi)，給出了輸入鉗位電壓、輸出高電平電壓、輸出低電平電壓、輸入電流、輸出高阻態(tài)電流等參數(shù)。

9.4 時序要求

正常模式和測試模式下，對時鐘頻率、脈沖持續(xù)時間、建立時間、保持時間和延遲時間等有不同的要求。

9.5 開關(guān)特性

正常模式和測試模式下，給出了最大時鐘頻率、傳播延遲時間、使能和禁用時間等參數(shù)。

十、封裝與布局

10.1 封裝信息

提供了SN74ABT18504的封裝類型（LQFP）、引腳數(shù)、包裝數(shù)量、環(huán)保計劃、引腳鍍層/球材料、MSL峰值溫度、工作溫度和設(shè)備標(biāo)記等信息。

10.2 示例布局

包括示例電路板布局和示例模板設(shè)計，并給出了相關(guān)的注意事項。

SN54ABT18504和SN74ABT18504掃描測試設(shè)備憑借其豐富的功能和先進(jìn)的設(shè)計，為電子工程師在電路板測試和開發(fā)中提供了強(qiáng)大的工具。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇和使用這些設(shè)備，以確保系統(tǒng)的可靠性和性能。你在使用這類設(shè)備時遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。