边界扫描技术是一种用于集成电路（IC）测试的技术，通过在IC的每一个输入/输出（I/O）管脚加入一个扫描寄存器，实现对IC管脚的测试和控制。该技术允许在元件级进行误差隔离，并提供了一种测试电路板上元件之间连接的方法。通过边界扫描技术，可以在不接触物理连接的情况下，观察一个元件输出到另一个元件输入的信号，从而检测电路板是否存在开路、短路或连接不良等常见问题。
IEEE1149.1标准，又称JTAG（Joint Test Action Group）标准，是由IEEE（电气和电子工程师协会）制定的一种工业标准，它规定了边界扫描的测试接口和操作流程，以及数据寄存器和指令寄存器的结构和使用方法。IEEE1149.1标准使得不同厂商生产的电路板和集成电路能够使用统一的方法进行测试，极大地简化了生产和测试过程。
IEEE1149.1标准规定的边界扫描结构包括以下几个核心组件：
1. 边界扫描寄存器（Boundary Scan Register, BSR）：由一系列边界扫描单元（Boundary Scan Cell, BSC）组成，每个BSC对应于IC的一个I/O管脚。BSR能够通过扫描链串行接收测试数据，或者向测试系统发送测试响应。
2. 指令寄存器（Instruction Register）：用于存储控制边界扫描测试操作的指令。通过向指令寄存器加载不同的指令，可以控制测试设备对IC的测试行为，如选择测试模式、配置测试参数等。
3. 测试访问端口（Test Access Port, TAP）：提供了一种接口，用于实现测试工具与边界扫描寄存器之间的通信。TAP包含几个关键的信号线，包括测试数据输入（TDI）、测试数据输出（TDO）、测试模式选择（TMS）和测试时钟（TCK）。
4. 旁路寄存器（Bypass Register）：提供了一条简单的测试数据路径，允许测试数据直接从TDI到TDO传输，绕过BSR，从而减少测试时间和数据传输的开销。
IEEE1149.1标准定义了必须实现的三个基本指令，分别是：
1. EXTEST指令：用于测试IC外部电路板的互连性。
2. SAMPLE/PRELOAD指令：用于在不干扰IC正常工作的情况下，捕获IC管脚的状态或将数据加载到BSR中。
3. BYPASS指令：允许测试数据直接通过旁路寄存器，以最小化测试数据传输延迟。
通过这些指令和寄存器，IEEE1149.1标准使得测试设备能够对电路板上的每个IC进行独立测试，检查IC内部逻辑的功能性，以及IC之间的互连是否正确。此外，边界扫描技术还在系统的功能测试和诊断中发挥重要作用，能够复用预开发的功能模式进行测试，从而节约开发资源。
边界扫描技术的开发是由多家电子公司合作完成的，这些公司包括AT&T、DEC、Ericsson、IBM、Nixdorf、Philips、Siemens和TI等。这些公司在合作研究后，将边界扫描技术标准化，并认为该技术将对集成电路的设计、生产和测试产生深远影响，类似于RS-232标准在计算机外围设备中的普及程度。因此，IEEE1149.1标准在电子行业中的应用促进了兼容集成电路、测试设备和CAD软件的发展，使得不同厂商的产品能够更加容易地集成和测试，降低了成本并提高了效率。
在实际应用中，边界扫描技术为集成电路测试提供了嵌入式测试能力，解决了板级设计中物理访问困难的问题，特别是在高度集成化的电路板中。通过使用边界扫描技术，测试工程师可以更容易地隔离故障，快速定位和修复电路板上的问题，有效提高产品的质量与可靠性。
