深入解析SN54BCT8245A與SN74BCT8245A掃描測試設備

在電子設計領域，測試設備的性能和功能對于確保電路的穩(wěn)定性和可靠性至關重要。SN54BCT8245A和SN74BCT8245A作為德州儀器SCOPE?系列的掃描測試設備，以其獨特的特性和廣泛的應用場景，成為眾多工程師的首選。本文將深入剖析這兩款設備的關鍵特性、工作模式、寄存器結構以及相關的電氣和時序參數，為電子工程師在設計和測試過程中提供全面的參考。

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產品概述

SN54BCT8245A和SN74BCT8245A是具有八進制總線收發(fā)器的掃描測試設備，屬于德州儀器SCOPE?可測試性集成電路家族。該家族設備支持IEEE標準1149.1 - 1990邊界掃描，能夠有效促進復雜電路板組件的測試。通過4線測試訪問端口（TAP）接口，可以實現對測試電路的掃描訪問。

產品特性

• 功能等效：在正常模式下，這兩款設備在功能上與’F245和’BCT245八進制總線收發(fā)器等效。
• 兼容性：與IEEE標準1149.1 - 1990（JTAG）測試訪問端口和邊界掃描架構兼容。
• 測試同步：測試操作與測試訪問端口（TAP）同步。
• 可選測試復位：通過識別TMS引腳上的雙高電平電壓（10 V）來實現可選的測試復位信號。
• SCOPE?指令集：支持IEEE標準1149.1 - 1990所需的指令，以及可選的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令，還具備并行簽名分析和偽隨機模式生成等功能。

封裝選項

這兩款設備提供多種封裝選項，包括塑料小外形（DW）封裝、陶瓷芯片載體（FK）以及標準塑料和陶瓷300 - mil DIP（JT、NT）。其中，SN54BCT8245A有JT和FK封裝，SN74BCT8245A有DW或NT封裝。

工作溫度范圍

SN54BCT8245A適用于 - 55°C至125°C的全軍事溫度范圍，而SN74BCT8245A適用于0°C至70°C的溫度范圍。

工作模式

正常模式

測試模式

當激活TAP時，設備進入測試模式。在測試模式下，正常的八進制總線收發(fā)器操作被抑制，測試電路被啟用，用于觀察和控制設備的I/O邊界。測試電路可以執(zhí)行IEEE標準1149.1 - 1990中描述的邊界掃描測試操作。

測試架構

TAP接口

串行測試信息通過符合IEEE標準1149.1 - 1990的4線測試總線（TAP）進行傳輸。TAP控制器監(jiān)控測試總線上的TCK（測試時鐘）和TMS（測試模式選擇）信號，從中提取同步和狀態(tài)控制信號，并為設備中的測試結構生成適當的片上控制信號。

TAP控制器狀態(tài)圖

TAP控制器是一個同步有限狀態(tài)機，共有16個狀態(tài)，包括6個穩(wěn)定狀態(tài)和10個不穩(wěn)定狀態(tài)。通過TCK上升沿時TMS的電平，TAP控制器在各個狀態(tài)之間轉換。主要有兩條路徑：一條用于訪問和控制選定的數據寄存器，另一條用于訪問和控制指令寄存器。

狀態(tài)描述

• Test - Logic - Reset：設備上電時處于此狀態(tài)，測試邏輯被復位并禁用，設備執(zhí)行正常邏輯功能。指令寄存器被復位為選擇BYPASS指令的二進制值11111111，邊界控制寄存器被復位為選擇PSA測試操作的二進制值10。
• Run - Test/Idle：在執(zhí)行任何測試操作之前，TAP控制器必須經過此狀態(tài)。在此狀態(tài)下，測試邏輯可以處于活動測試狀態(tài)或空閑狀態(tài)。
• Select - DR - Scan和Select - lR - Scan：這兩個狀態(tài)用于選擇數據寄存器掃描或指令寄存器掃描，不執(zhí)行特定功能，TAP控制器在下一個TCK周期退出。
• Capture - DR：當選擇數據寄存器掃描時，TAP控制器經過此狀態(tài)，選定的數據寄存器根據當前指令捕獲數據值。
• Shift - DR：在此狀態(tài)下，數據寄存器被置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，數據在每個TCK周期通過選定的數據寄存器進行串行移位。
• Exit1 - DR和Exit2 - DR：這兩個臨時狀態(tài)用于結束數據寄存器掃描，可以在不重新捕獲數據寄存器的情況下返回Shift - DR狀態(tài)。
• Pause - DR：穩(wěn)定狀態(tài)，TAP控制器可以在此狀態(tài)下無限期停留，暫停和恢復數據寄存器掃描操作而不丟失數據。
• Update - DR：如果當前指令要求用當前數據更新選定的數據寄存器，則在進入此狀態(tài)后的TCK下降沿進行更新。
• Capture - IR：當選擇指令寄存器掃描時，TAP控制器經過此狀態(tài)，指令寄存器捕獲其當前狀態(tài)值。
• Shift - IR：在此狀態(tài)下，指令寄存器被置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，指令數據在每個TCK周期通過指令寄存器進行串行移位。
• Exit1 - IR和Exit2 - IR：這兩個臨時狀態(tài)用于結束指令寄存器掃描，可以在不重新捕獲指令寄存器的情況下返回Shift - IR狀態(tài)。
• Pause - IR：穩(wěn)定狀態(tài)，TAP控制器可以在此狀態(tài)下無限期停留，暫停和恢復指令寄存器掃描操作而不丟失數據。
• Update - IR：進入此狀態(tài)后的TCK下降沿，當前指令被更新并生效。

寄存器結構

指令寄存器（IR）

指令寄存器為8位，用于告訴設備要執(zhí)行的指令。指令包含操作模式（正常模式或測試模式）、要執(zhí)行的測試操作、在數據寄存器掃描期間要選擇的三個數據寄存器中的哪一個，以及在Capture - DR期間要捕獲到選定數據寄存器中的數據來源。在Capture - IR期間，IR捕獲二進制值10000001；在Update - IR期間，移入IR的值被加載到影子鎖存器中。上電或處于Test - Logic - Reset狀態(tài)時，IR被復位為二進制值11111111，選擇BYPASS指令。

數據寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：18位長，每個正常功能輸入引腳和輸出引腳都有一個邊界掃描單元（BSC）。用于存儲要應用到芯片內部正常邏輯輸入和/或設備輸出端子的測試數據，以及捕獲芯片內部正常邏輯輸出和/或設備輸入端子出現的數據。其掃描順序是從TDI通過位17 - 0到TDO。
• 邊界控制寄存器（BCR）：2位長，用于在RUNT指令的上下文中實現基本SCOPE?指令集之外的額外測試操作，如PRPG和PSA。上電或處于Test - Logic - Reset狀態(tài)時，BCR被復位為二進制值10，選擇PSA測試操作。
• 旁路寄存器：1位掃描路徑，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長度，減少完成測試操作所需的每個測試模式的位數。在Capture - DR期間，旁路寄存器捕獲邏輯0。

指令和操作

指令寄存器操作碼

指令寄存器操作碼定義了設備支持的各種指令，不同的指令對應不同的測試操作和模式。例如，邊界掃描指令（EXTEST/INTEST）選擇BSR進行掃描，設備處于測試模式；旁路掃描指令（BYPASS）選擇旁路寄存器進行掃描，設備處于正常模式。

邊界控制寄存器操作碼

邊界控制寄存器操作碼根據BCR的位1 - 0進行解碼，定義了在Run - Test/Idle狀態(tài)下執(zhí)行RUNT指令時的測試操作，包括樣本輸入/切換輸出（TOPSIP）、偽隨機模式生成（PRPG）、并行簽名分析（PSA）和同時進行PSA和PRPG（PSA/PRPG）。

電氣和時序參數

絕對最大額定值

設備的絕對最大額定值規(guī)定了在特定條件下設備能夠承受的最大電壓、電流和溫度范圍。例如，電源電壓范圍為 - 0.5 V至7 V，輸入電壓范圍根據不同引腳有所不同。

推薦工作條件

推薦工作條件給出了設備在正常工作時的最佳參數范圍，包括電源電壓、輸入電壓、輸出電流和工作溫度等。SN54BCT8245A和SN74BCT8245A在不同的溫度范圍內有不同的推薦參數。

電氣特性

電氣特性描述了設備在推薦工作條件下的各項參數，如輸入輸出電壓、電流、電容等。這些參數對于評估設備的性能和兼容性非常重要。

時序要求

所有測試操作與TCK同步，數據在TCK上升沿捕獲，在TCK下降沿輸出。文檔中詳細給出了時鐘頻率、脈沖持續(xù)時間、建立時間、保持時間和延遲時間等時序參數。

開關特性

開關特性描述了設備在正常模式和測試模式下的信號傳輸延遲時間，如從輸入到輸出的上升時間（tPLH）和下降時間（tPHL）等。

封裝和機械數據

文檔提供了設備的封裝信息，包括不同封裝類型的尺寸、引腳數量、包裝數量等。同時，還給出了TAPE AND REEL、TUBE等包裝的相關尺寸信息，以及DW、JT、FK等封裝的機械數據和圖紙。

總結

SN54BCT8245A和SN74BCT8245A掃描測試設備以其豐富的功能、良好的兼容性和可靠的性能，為電子工程師在復雜電路測試和驗證方面提供了強大的支持。通過深入了解其工作模式、寄存器結構、指令操作以及電氣和時序參數，工程師可以更好地利用這些設備，提高電路設計的質量和效率。在實際應用中，我們還需要根據具體的設計需求和測試場景，合理選擇設備的封裝和工作參數，以確保設備能夠發(fā)揮最佳性能。你在使用這些設備的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。