DE69119160T2

DE69119160T2 - Prüftreiberschaltung zur Verbindung eines integrierten Halbleiterchips mit einem Steuerungsrechner

Info

Publication number: DE69119160T2
Application number: DE69119160T
Authority: DE
Inventors: Wilton R Chiles
Original assignee: NCR International Inc
Current assignee: NCR International Inc
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1991-08-01
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2011-08-02
Also published as: JPH04262276A; DE69119160D1; EP0470770A2; EP0470770B1; US5228045A; EP0470770A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Prüfen integrierter Schaltungs-(IC-)Chips und Systeme, in denen IC-Chips aufgenommen sind. Im einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Prüftreiberschaltung zum Verbinden eines Computers mit einem IC-Chip, der eine Standard-Prüfstruktur bzw. Prüfarchitektur und ein Standard-Kommunikationsprotokoll aufweist.
Unlängst hat das Interesse der Industrie beim Standardisieren der Prüfstruktur und des Prüfprotokolls für alle IC- Chips die Annahme (15. Februar 1990) des Standards 1149.1- 1990, der den Titel "IEEE Standard Test Access Port and Boundary Scan Architecture" trägt, durch das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) bewirkt, wobei das Dokument hiermit durch Bezugnahme ausdrücklich aufgenommen ist. Jeder IC-Chip, der diesem Standard nachkommt, weist einen Prüfzugriffskanal bzw. -anschluß (TAP) und eine Prüfzugriffskanal-Steuereinrichtung (TAPC) auf. Der Standard definiert die Art und Weise genau, in der eine Nachrichtenübermittlung bzw. Kommunikation über den TAP zwischen dem IC-Chip und einer Prüftreiberschaltung stattfindet. Ein industrieweites Festhalten an dem Standard wird ein Austauschen von IC-Chips von unterschiedlichen Herstellern insofern, als daß das Prüfen betroffen ist, ermöglichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Prüftreiber zum Kommunizieren mit einem Standard-Prüfkanal eines IC-Chips vorzusehen.
Gemäß der Erfindung ist ein Prüftreiber zum Verbinden eines Steuercomputers mit einem in Prüfung befindlichen integrierten Schaltungschip vorgesehen, der einen Prüfzugriffskanal, der einen Prüfbetriebsart-Auswahlanschluß, einen Prüfdaten-Eingangsanschluß, einen Prüfdaten-Ausgangsanschluß und einen Takteingangsanschluß umfaßt, und eine Prüfzugriffskanal-Steuereinrichtung aufweist, wobei der Prüftreiber ein Datenschieberegister umfaßt, das mit dem Steuercomputer verbunden ist, wodurch Prüfdaten in das Datenschieberegister eingeladen werden können, wobei das Datenschieberegister mit dem Prüfdaten-Eingangsanschluß und dem Prüfdaten-Ausgangsanschluß zum Zweck des Anlegens der Prüfdaten an den integrierten Schaltungschip und zum Empfangen von Daten vom integrierten Schaltungschip verbunden ist, wobei der Prüftreiber gekennzeichnet ist durch ein Ringschieberegister, das mit dem Steuercomputer verbunden ist, wodurch ein Steuerwort in das Ringschieberegister geladen werden kann, wobei eine Endstufe des Ringschieberegisters mit dem Prüfbetriebsart-Auswahlanschluß zum Zweck des wiederholten Anlegens des Steuerworts an den Prüfbetriebsart-Auswahlanschluß verbunden ist.
Es sollte ersichtlich sein, daß unter einem Ringschieberegister ein Schieberegister gemeint ist, bei dem Bit, die an einem Ende herausgeschoben werden, in das andere Ende eingegeben werden.
Die vorliegende Erfindung vermeidet vorteilhafterweise die Notwendigkeit, das Ringschieberegister neu zu laden, wenn das gleiche Steuerwort von der nächsten Prüfprozedur benötigt wird.
EP-A-415615, die nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung (Artikel 54 (3) EPC) veröffentlicht wurde, offenbart einen Prüfsignalgenerator zum Prüfen von ICs die gemäß dem IEEE-P1149. 1-Grenzabtaststandard (boundary scan standard) gebaut sind. Der Generator weist ein Ringschieberegister auf, um periodische Abfolgen von TMS- Daten zu erzeugen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, bei denen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm der Prüftreiberschaltung ist, die einen in Prüfung befindlichen IC-Chip und einen Steuercomputer als Schnittstelle verbindet;
Fig. 2 das schematische Diagramm in Fig. 1 mit einer detaillierten Darstellung der Prüftreiberschaltung ist;
Fig. 3 ein Zustandsdiagramm einer IC-Chip-TAPC ist; und
Fig. 4 eine erweiterte Version des "Prüfdaten-Register"- Teils des Zustandsdiagramms aus Fig. 3 ist.
Da die Erfindung hauptsächlich in der neuen Aufbaukombination und dem Verfahren zum Betreiben bekannter Computerschaltungen und Einrichtungen und nicht in deren genauen detaillierten Aufbau beruht, werden der Aufbau, die Steuerung und die Anordnung dieser bekannten Schaltungen und Einrichtungen in den Zeichnungen unter Verwendung leicht verständlicher Blockdarstellungen und schematischer Diagramme verdeutlicht, die nur die genauen Details darstellen, die hinsichtlich der vorliegenden Erfindung sachdienlich sind. Dies wird so gemacht, um zu verhindern, daß die Offenbarung durch strukturelle Details unklar wird, die den Fachleuten hinsichtlich der hier gegebenen Beschreibung leicht verständlich sind. Auch wurden verschiedene Teile dieser Systeme geeignet zusammengeschlossen und vereinfacht, um jene Teile zu betonen, die für die vorliegende Erfindung sachdienlich sind.
In Fig. 1 ist ein IC-Chip 102, der an dem vorstehend genannten IEEE-Standard festhält, mit einem Prüftreiber bzw. einer Prüftreiberschaltung 104 über Prüfzugriffskanal- (TAP)-Leitungen 108-114 verbunden. Die Prüftreiberschaltung 104 steht auch mit einem Steuercomputer 106 in Verbindung. Gemäß dem Standard weist der IC-Chip 102 eine TAP-Steuereinrichtung (nicht dargestellt) auf, und sein TAP besteht aus vier Anschlüssen, die bezeichnet werden, wie folgt: Prüfdaten ein (TDI) 108; Prüfdaten aus (TDO) 110; Prüfbetriebsart-Auswahl (TMS) 112; und Prüftakt (TCK) 114.
Alle Nachrichtenübermittlungen bzw. Kommunikationen zwischen dem IC-Chip 102 (über den TAP) und der Prüftreiberschaltung 104 sind durch den Standard definiert. Der TDI- und der TDO-Anschluß empfangen und übertragen die Prüfdaten, die während des eigentlichen Prüfens des IC-Chips 102 verwendet werden. Der TMS-Anschluß 112 empfängt eine Reihe von Bit, die den Zustand des TAPC bestimmen. Die Zustandsmaschine bzw. -einrichtung der TAPC ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt und wird unten erläutert. Die Beschreibung betrifft soweit den Standard ohne einen Bezug auf die genauen Einzelheiten der Prüftreiberschaltung der vorliegenden Erfindung.
Wendet man sich nun Fig. 2 zu, werden alle Prüfdaten, die durch den IC-Chip 102 zu verwenden sind, vom Steuercomputer 106 über einen Bus 204 in ein parallel zu ladendes Schiebe- oder Datenregister 202 eingeführt. Ein "Lade"- oder "Schiebe"-Signal wird durch das Datenregister 202 auf Leitung 240 empfangen, um zu bestimmen, ob das Datenregister 202 Daten vom Steuercomputer 106 einladen oder die Daten zum TDI-Anschluß 108 verschieben und ausgeben soll. Ein Taktsignal wird auf Leitung 238 empfangen, um das Takten des Betriebs des Datenregisters 202 zu steuern. Das Datenregister 202 empfängt auch über den TDO-Anschluß Daten von der TAPC, wobei die Daten verfügbar sind, um über den Bus 204 durch den Steuercomputer 106 gelesen zu werden.
Ein anderes parallel ladbares Schieberegister 230 weist Stufen 206-226 auf und ist ein Ringschieberegister, das als ein Steuerregister dient. Das Steuerregister 230 wird mit einem Steuerwort geladen, das über den Bus 204 vom Steuercomputer 106 empfangen wird und in den Stufen 206-226 abgespeichert wird. Eine weitere Bit-Speicherstufe 228 ist mit der Endstufe 226 des Steuerregisters 230 verbunden, wobei die Stufe 228 zum Treiben des TMS-Anschlusses 112 über eine Leitung 229 dient. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Stufen in dem Steuerregister 230 um drei größer als die Anzahl der Stufen in dem Datenregister 202. Nach jedem Taktimpuls wird das Wort in dem Steuerregister 230 um in der Figur eine Stufe nach rechts verschoben.
Ein Steuerzähler 232 ist vom abwärtszählenden Typ und ist über eine Leitung 234 durch den Steuercomputer 106 mit einer Zahl gleich der Anzahl von Stufen in dem Steuerregister geladen. Nach jedem Taktimpuls schickt der Steuerzähler ein Schiebesignal über den Bus 204 zum Steuerregister 230, was bewirkt, daß das Steuerregister 230 seine Inhalte zu der nach rechts gelegenen Stufe verschiebt, und erniedrigt die Zahl um eins. Wenn der Steuerzähler 106 Null erreicht, hört er auf, ein "Schiebe"-Signal zu senden.
Der Betrieb der Prüftreiberschaltung 104 ist, wie folgt. Die TAPC befindet sich in einem "Pausen"-Zustand, der einer vorhergehenden Steuerabfolge folgt. (Unter Bezug auf das Zustandsdiagramm in den Fig. 3 und 4). Eine TAP-Schaltungseinrichtung in Form einer Zustandsmaschine bzw. Zustandseinrichtung 236 in der Prüftreiberschaltung 104 spiegelt die Zustandsmaschine in der TAPC wieder, um den Betrieb des Datenregisters 202 mit den Prüfoperationen in dem IC-Chip 102 zu synchronisieren. Die TAP-Zustandseinrichtung 236 führt ein "Lade"-Signal über Leitung 240 zum Datenregister 202, was dem Steuercomputer 106 ermöglicht, das Datenregister 202 mit Prüfdaten zu laden. Gleichzeitig wird das Steuerregister mit einem Steuerwort vom Steuercomputer 106 parallel geladen. Auch der Steuerzähler 232 wird mit der Zahl gleich der der Stufen in dem Steuerregister geladen.
Der Steuerzähler 232 schickt dann ein "Schiebe"-Signal zum Steuerregister 230, was dieses veranlaßt, sein am weitesten rechts gelegenes Bit bei der Stufe 226 zur Stufe 228 zu schieben und das Bit, das von der Stufe 226 zur Stufe 228 geschoben wurde, auch zur ersten Stufe 206 zurückzuführen. Die TAPC und die TAP-Zustandseinrichtung 236 schreiten dann gemäß der Prozedur, die in Fig. 4 dargestellt ist, vor. Bei geeigneten Stellen in dem Zustandsdiagramm wird das Datenregister 202 geschoben, um Prüfdaten in dem in Prüfung befindlichen IC-Chip 102 zirkulieren zu lassen. Die TAPC und die TAP-Zustandseinrichtung 236 folgen dem Steuermuster, das durch den Steuercomputer 106 eingegeben wurde. Das Steuerregister 230 setzt das Verschieben und Rückführen (zyklisches Umlaufen) fort, bis das ursprüngliche Steuerwort wieder hergestellt ist, woraufhin der Nullzustand des Steuerzählers 232 bewirkt, daß das Steuerregister 230 das Verschieben unterbricht.
Die TAPC und die TAP-Zustandseinrichtung 236 kehren in den "Pausen"-Zustand zurück, wobei sie in diesem Zustand durch das Bit in der Steuerregisterstufe 228 gehalten werden. Der Steuercomputer 106 kann während dieser Zeit Daten aus dem Datenregister 202 lesen oder Daten in dieses schreiben. Der Steuercomputer 106 kann zu dieser Zeit auch das Steuerwortmuster ändern, das in dem Steuerregister 230 abgespeichert ist. Jedoch wird dadurch Wirtschaftlichkeit erzielt, daß das Steuerwort durch den Steuercomputer 106 nicht wieder eingegeben werden muß, wenn das Steuerwort während der nächsten Abfolge gleich verbleiben muß. Dies ist wegen der Umlaufnatur des Steuerregisters 230 so.
Wie aus dem Teil der Zustandseinrichtung in Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Anzahl der Taktimpulse, die zum Verschieben aller Bit der Daten, die in dem Datenregister 202 abgespeichert sind, erforderlich ist, gleich der Anzahl der Stufen in dem Register (ein Taktimpuls entspricht einem Verschieben) plus drei Taktimpulse, die zum Andern der Zustandseinrichtung vom "Pause"-Zustand über den "Ausgang(2)"- und den "Schiebe"-Zustand und dann über den "Ausgang(1)"-Zustand zum "Pause"-Zustand zurück erforderlich ist. Daher ist die Anzahl von Stufen in dem Steuerregister 230 N + 3 + 1 = N + 4, wobei N die Anzahl der Stufen in dem Datenregister 202 ist. Die Extrastufe stellt die Stufe 228 dar, die verwendet wird, um die TAPC und die TAP-Zustandsmaschine 236 zwischen Prüfdatenläufen in der "Pause" zu halten.
Eine kurze Beschreibung der "Zustände" in den Fig. 3 und 4 wird nun gegeben. In dem "Prüflogik Rücksetzen"-Zustand wird der IC-Chip normal betrieben und die Prüfschaltung ist für diesen im wesentlichen unsichtbar. "Prüflauf/Leerlauf" aktiviert einen eingebauten Selbsttest, jedoch nur bei IC- Chips mit einem besonderen Selbstprüfmerkmal bzw. -element. "Wähle DR-Abtasten" und "Wähle BR-Abtasten" beziehen sich auf das Auswählen der Datenregister bzw. Befehlsregister zum Abtasten bzw. Abfragen. "Datenregister abtasten" setzt das ausgewählte Datenregister in die "Schiebe"-Betriebsart. "Befehlsregister abtasten" bestimmt unter anderem, welche Datenregister verwendet werden und ob das Prüfen extern oder intern stattfinden soll.
In dem "Festhalten"-Zustand wird der logische Zustand der IC-Chipanschlüsse beim Prüfen in ein Grenzabtastregister geladen. "Ausgang(1)" und "Ausgang(2)" sind bloß Entscheidungspunkte in der Zustandseinrichtung und weisen keine anderen Funktionen auf. Der "Aktualisieren"-Zustand zwingt den IC-Chip entweder in den "Wähle DR-Abtasten"-Zustand oder in den "Prüflauf/Leerlauf"-Zustand. Die vorstehende Beschreibung der TAPC-Zustandseinrichtung und der TAP- Zustandseinrichtung 236 (es sei in Erinnerung gerufen, daß sie bei der vorliegenden Erfindung identisch sind) wurde kurz beschrieben, da die Zustandseinrichtung in Einzelheiten in dem IEEE-Standard 1149.1-1990 beschrieben ist.
Es gibt mögliche Abweichungen und Modifikationen der vor liegenden Erfindung in Bezug auf die vorstehende Offenbarung.

Claims

1. Ein Prüftreiber (104) zum Verbinden eines Steuercomputers (106) mit einem in Prüfung befindlichen integrierten Schaltungschip (102), der einen Prüfzugriffskanal (TAP), der einen Prüfbetriebsart-Auswahlanschluß (TMS), einen Prüfdaten-Eingangsanschluß (TDI), einen Prüfdaten-Ausgangs anschluß (TDO) und einen Takteingangsanschluß (TCK) umfaßt, und eine Prüfzugriffskanal-Steuereinrichtung (TAPC) aufweist, wobei der Prüftreiber ein Datenschieberegister (202) umfaßt, das mit dem Steuercomputer verbunden ist, wodurch Prüfdaten in das Datenschieberegister eingeladen werden können, wobei das Datenschieberegister mit dem Prüfdaten- Eingangsanschluß und dem Prüfdaten-Ausgangsanschluß zum Zweck des Anlegens der Prüfdaten an den integrierten Schaltungschip und zum Empfangen von Daten vom integrierten Schaltungschip verbunden ist, wobei der Prüftreiber ferner ein Ringschieberegister (206-226) umfaßt, das mit dem Steuercomputer (106) verbunden ist, wodurch ein Steuerwort in das Ringschieberegister geladen werden kann, wobei eine Endstufe des Ringschieberegisters mit dem Prüfbetriebsart- Auswahlanschluß (TMS) zum Zweck des wiederholten Anlegens des Steuerwortes an den Prüfbetriebsart-Auswahlanschluß verbunden ist.

2. Ein Prüftreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Bitspeicherstufe (228) zwischen eine Endstufe (226) des Ringschieberegisters und den Prüfbetriebsart-Auswahlanschluß (TMS) geschaltet ist.

3. Ein Prüftreiber nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Prüfzugriffskanal-Schaltungseinrichtung (236), die mit der weiteren Stufe (228) und dem Datenregister (202) verbunden ist, so daß es ermöglicht wird, daß die Schaltungseinrichtung in einen Pausenzustand eintritt, wodurch das Datenschieberegister mit Prüfdaten e geladen werden kann, oder daß bewirkt wird, daß die Schaltungseinrichtung in einen Nicht-Pausenzustand eintritt, wodurch das Datenschieberegister seine Dateninhalte durch jede Stufe des Datenschieberegisters schieben kann.

4. Ein Prüftreiber nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen dekrementierenden Steuerzähler (232), der mit dem Steuercomputer (106) verbunden ist und mit dem Ringschieberegister (206-226) verbunden ist, wobei der Steuerzähler mit einer Zahl gleich der Anzahl der Schiebestufen des Ringschieberegisters geladen wird und ausgelegt ist, ein Schiebesteuersignal zum Ringschieberegister zu senden, was bewirkt, daß das Ringschieberegister einen Verschiebevorgang ausführt, und ausgelegt ist, den Steuerzähler nach jedem Schieben zu dekrementieren, bis der Steuerzähler Null erreicht, woraufhin der Steuerzähler aufhört, Schiebesteuersignale zu senden.

5. Ein Prüftreiber nach einem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen Takt, der mit dem Prüfzugriffskanal-Taktanschluß (TCK) und dem Ringschieberegister (206-226) gekoppelt ist, so daß das Takten des integrierten Schaltungschips und des Ringschieberegisters gesteuert wird.

6. Ein Prüftreiber nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenschieberegister (202) und das Ringschieberegister (206-226) durch den Steuercomputer (106) parallel geladen werden.