探索SCANSTA112：多端口JTAG復(fù)用器的技術(shù)奧秘與應(yīng)用

在電子測(cè)試領(lǐng)域，邊界掃描技術(shù)憑借其高效、準(zhǔn)確的特性，成為了電路板測(cè)試和編程的重要手段。而德州儀器（TI）的SCANSTA112作為一款先進(jìn)的7端口多分支IEEE 1149.1（JTAG）復(fù)用器，為復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試和編程提供了強(qiáng)大的支持。今天，我們就來深入探討SCANSTA112的特點(diǎn)、架構(gòu)、應(yīng)用以及電氣特性。

文件下載：scansta112.pdf

一、SCANSTA112概述

SCANSTA112是TI系列中實(shí)現(xiàn)IEEE - 1149.1掃描鏈多分支尋址和復(fù)用功能的第三款設(shè)備，它是其前身SCANPSC110和SCANSTA111的增強(qiáng)版，集成了前兩者的所有功能。該設(shè)備主要用于將掃描鏈劃分為可管理的大小，或把特定設(shè)備隔離到單獨(dú)的鏈上，從而提高故障隔離能力、縮短測(cè)試和編程時(shí)間，并減少向量集的大小。

二、特性亮點(diǎn)

1. 地址能力強(qiáng)大

8個(gè)地址輸入支持多達(dá)249個(gè)唯一插槽地址、一個(gè)詢問地址、一個(gè)廣播地址和4個(gè)多播組地址（地址000000保留），通過兩級(jí)通信協(xié)議，測(cè)試控制器可以動(dòng)態(tài)選擇特定部分參與掃描操作，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的分區(qū)測(cè)試。

2. 多端口配置靈活

具備7個(gè)IEEE 1149.1兼容的可配置本地掃描端口，雙向背板和LSP?端口可互換，從端口在成為從設(shè)備時(shí)能夠忽略背板端口的TRST信號(hào)。

3. 多種工作模式

• 縫合器模式：繞過一級(jí)和二級(jí)協(xié)議，直接進(jìn)入操作模式。
• 透明模式：可通過單條指令啟用，方便地將背板IEEE 1149.1引腳緩沖到單個(gè)本地掃描端口。
• 通用本地端口直通位：可用于提供閃存編程的寫脈沖或監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。

4. 其他特性

• 已知上電狀態(tài)，所有本地掃描端口都有TRST信號(hào)。
• 32位TCK計(jì)數(shù)器和16位LFSR簽名壓縮器。
• 本地TAP可通過OE輸入變?yōu)槿龖B(tài)，允許備用測(cè)試主設(shè)備控制本地TAP（LSP? - ?有三態(tài)通知輸出）。
• 支持3.0 - 3.6V Vcc電源操作，支持帶電插拔。

三、架構(gòu)剖析

SCANSTA112的主要功能模塊包括：

1. TAP控制器

作為設(shè)備的中央控制，是一個(gè)16狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)，可掃描指令寄存器和各種測(cè)試數(shù)據(jù)寄存器來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各種功能。

2. 選擇控制器

用于在多分支環(huán)境中使用1149.1協(xié)議，主要比較地址輸入和插槽標(biāo)識(shí)，使設(shè)備能夠進(jìn)行后續(xù)的掃描操作。

3. 本地掃描端口網(wǎng)絡(luò)（LSPN）

包含復(fù)用邏輯，用于選擇不同的端口配置，其控制塊包含每個(gè)本地掃描端口的本地掃描端口控制器（LSPC），接收來自指令寄存器、模式寄存器和TAP控制器的輸入。

4. TDI/TDO交叉主/從邏輯

用于在主/從配置中定義雙向B?和B?端口。

四、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 掃描鏈分區(qū)

將復(fù)雜的掃描鏈劃分為較小的塊，便于測(cè)試和編程，提高故障隔離能力和測(cè)試效率。

2. 多分支背板環(huán)境

多個(gè)帶有STA112的IEEE - 1149.1可訪問卡可以共享同一個(gè)背板測(cè)試總線，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的IEEE - 1149.1訪問，促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)生命周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)測(cè)試和編程。

3. 分層支持

多個(gè)SCANSTA112可以組成分層邊界掃描樹，系統(tǒng)測(cè)試人員可以配置一組STA112的本地端口，將特定的本地掃描鏈連接到活動(dòng)掃描鏈，從而選擇性地與目標(biāo)系統(tǒng)的特定部分進(jìn)行通信。

五、電氣特性

1. 絕對(duì)最大額定值

涵蓋了電源電壓、輸入輸出電壓、電流、結(jié)溫、存儲(chǔ)溫度等參數(shù)的極限值，使用時(shí)必須嚴(yán)格遵守，以防止設(shè)備損壞。

2. 推薦工作條件

電源電壓為3.0 - 3.6V，輸入輸出電壓范圍為0V到Vcc，工業(yè)級(jí)工作溫度范圍為 - 40°C到 + 85°C。

3. 直流電氣特性

包括輸入輸出電壓、電流、泄漏電流、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電源電流等參數(shù)，這些參數(shù)反映了設(shè)備在直流工作狀態(tài)下的性能。

4. 交流電氣特性

在掃描橋模式和縫合器透明模式下，給出了傳播延遲、建立時(shí)間、保持時(shí)間等參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)于確保設(shè)備在高速信號(hào)傳輸時(shí)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

六、注意事項(xiàng)

1. ESD保護(hù)

該設(shè)備的內(nèi)置ESD保護(hù)有限，在存儲(chǔ)或處理時(shí)，應(yīng)將引腳短路或放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止MOS柵極受到靜電損壞。

2. 操作頻率限制

在掃描模式下，F(xiàn)MAX必須限制在規(guī)定范圍內(nèi)，以確保能夠捕獲返回的數(shù)據(jù)；而在單向向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送向量時(shí)，時(shí)鐘頻率可以適當(dāng)提高。

SCANSTA112憑借其強(qiáng)大的功能和靈活的配置，為電子工程師在復(fù)雜系統(tǒng)的測(cè)試和編程方面提供了有效的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇工作模式和參數(shù)，同時(shí)注意設(shè)備的保護(hù)和操作限制，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類似設(shè)備時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。