IEEE Std 1149.1b-1994

### IEEE Std 1149.1b-1994: 边界扫描技术及其在FPGA与DSP中的应用 #### 概述 IEEE Std 1149.1b-1994标准是对IEEE Std 1149.1-1990及其后续补充标准IEEE Std 1149.1a-1993的一个补充文档。该标准定义了一种用于描述符合IEEE Std 1149.1-1990标准的组件的语言，即边界扫描描述语言（Boundary-Scan Description Language, BSDL）。BSDL是基于VHSIC硬件描述语言（VHDL）的一种专用语言，用于描述边界扫描架构的特性、结构和功能。 #### 核心概念：边界扫描技术（Boundary-Scan Technology） 边界扫描技术是一种集成电路设计中用于实现在线测试（In-Circuit Test, ICT）的技术。它通过提供一个标准接口，使得可以对芯片内部的电路进行测试和诊断，而无需物理访问每个单独的焊点或引脚。这项技术对于提高复杂系统如现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）、数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）等设备的可靠性和可维护性至关重要。 #### 技术细节 **1. 测试访问端口（Test Access Port, TAP）** TAP是边界扫描技术的核心组成部分之一，它是一个标准化的接口，允许外部测试设备与集成电路内的边界扫描链路进行通信。TAP控制器通常包括四个基本信号线：测试模式选择（TMS）、测试时钟（TCK）、测试数据输入（TDI）和测试数据输出（TDO）。 **2. 边界扫描链路（Boundary-Scan Chain）** 边界扫描链路是由一系列边界扫描寄存器组成的，这些寄存器串行连接起来形成一条链。在边界扫描操作期间，测试数据可以通过TDI输入到第一个边界扫描寄存器，并沿着链路传递，最终从TDO输出。这种方式可以用来捕获和观察集成电路内部的状态。 **3. VHDL与BSDL** VHDL是一种广泛应用于电子工程领域的硬件描述语言。IEEE Std 1149.1b-1994中提出的BSDL是基于VHDL的扩展，专门用于描述边界扫描组件的功能特性和测试信息。BSDL的结构包括以下几个方面： - **一般特征（General Characteristics）**：描述了组件的基本属性，例如其支持的边界扫描版本、制造商信息等。 - **总体结构（Overall Structure）**：概述了BSDL描述的组成部分，包括信号定义、配置选项和其他相关信息。 - **特殊情况（Special Cases）**：针对特定场景提供了额外的指导和支持。 - **示例包（Example Packages）**：包含了一些预定义的模板和示例，以便于用户理解和使用BSDL。 #### 应用实例 **FPGA中的应用** 在FPGA中，边界扫描技术主要用于配置和验证。由于FPGA的配置通常是通过编程来完成的，因此边界扫描接口可以作为一种有效的手段来确保正确的配置信息被加载到设备中。此外，边界扫描还可以用于检测FPGA内部逻辑和外部接口之间的连接问题。 **DSP中的应用** 对于DSP而言，边界扫描技术主要用于确保器件的制造质量和可靠性。DSP往往集成了复杂的模拟和数字电路，边界扫描能够提供一种简单有效的方法来验证这些电路是否按照预期工作。 #### 结论 IEEE Std 1149.1b-1994标准不仅为边界扫描技术提供了一个统一的描述框架，还促进了不同制造商之间设备的互操作性。随着电子设备复杂度的不断增加，边界扫描技术的重要性也在日益凸显。通过采用边界扫描技术，可以显著提高产品的质量和生产效率，同时降低维护成本。