性設(shè)計與故障診斷實驗指導(dǎo)書(新)

1、可測性設(shè)計與故障診斷實驗指導(dǎo)書顏學龍 黃新 編桂林電子工業(yè)學院2005年9月目 錄第一章 實驗開發(fā)板概述21.1 開發(fā)板簡介21.2 開發(fā)板特點2第二章 實驗開發(fā)板系統(tǒng)組成42.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖42.2 系統(tǒng)接口定義52.3 通用電路簡介92.4 系統(tǒng)軟硬件組成14第三章 實驗開發(fā)板使用143.1 系統(tǒng)連接143.3系統(tǒng)資源使用153.4PC機系統(tǒng)配置要求153.5軟件安裝15第四章 實驗指導(dǎo)16實驗一 組合邏輯電路測試矢量生成及測試驗證（設(shè)計性實驗）16實驗二 邊界掃描測試技術(shù)的應(yīng)用 20實驗三 邏輯分析儀的綜合應(yīng)用（綜合性實驗） 22*實驗四 特征分析儀應(yīng)用 25第一章 實驗開發(fā)板概述1.

2、1開發(fā)板簡介可測性設(shè)計與故障診斷實驗開發(fā)板為電子工程系CAT研究室根據(jù)可測性設(shè)計與故障診斷課程開課以來的教學、實驗經(jīng)驗及科研成果，自行設(shè)計開發(fā)的實驗板，該開發(fā)板主要由邊界掃描測試系統(tǒng)模塊、51單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊、毛刺捕捉電路模塊、邊界掃模被測電路模塊、開關(guān)輸入電路模塊、故障輸入模塊、輸出指示模塊以及TTL邏輯門模塊組成。該開發(fā)板USB接口主要實現(xiàn)PC機與邊界掃模測試系統(tǒng)的通信。51單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用外部E2PROM存儲器存儲應(yīng)用程序。1.2 開發(fā)板特點該實驗開發(fā)板可完成該課程的三個實驗項目：組合邏輯電路測試矢量生成及測試驗證、邊界掃描測試技術(shù)的應(yīng)用和邏輯分析儀的綜合應(yīng)用，具有靈活的擴展

3、性。（1）利用D算法軟件對自行設(shè)計的組合電路設(shè)置的故障，生成相應(yīng)的測試矢量，而實驗開發(fā)板上TTL邏輯門模塊提供有基本的邏輯門，利用這些邏輯門可以自由搭建相應(yīng)的組合電路對生成的測試矢量進行驗證；（2）用TI SCAN邊界掃描教學軟件加深對邊界掃描測試技術(shù)的理解后，利用實驗開發(fā)板上的邊界掃模測試系統(tǒng)可對開發(fā)板上的被測電路進行測試，也可通過TAP口對外部的被測電路進行測試。該實驗項目結(jié)合了CAT研究室的邊界掃描測試研究成果，具有較深遠的意義。 還可以完成對CLUSTER的邊界掃描測試，而CLUSTER的邏輯功能可以利用邏輯門模塊自行設(shè)計。（3）利用邏輯分析儀對開發(fā)板上的51單片機數(shù)據(jù)采集模塊利用狀態(tài)

4、分析進行程序跟蹤和故障檢測，或者利用定時分析獲取8279或ADC0809的工作時序；對毛刺捕捉電路模塊進行定時分析捕捉輸入信號的毛刺。51單片機數(shù)據(jù)采集模塊本身可以完成三路電壓采集，具有外部鍵盤顯示電路接口，通過該模塊可獨立完成8279鍵盤/顯示實驗，數(shù)據(jù)采集實驗，通過該模塊可以掌握MCS51單片機外部程序存儲器運行方式，通過該模塊可以掌握如何利用邏輯分析儀進行數(shù)字電路的調(diào)試。（4）為外部程序存儲器提供了兩種方式下載，其一是利用PC機串口和51單片機的監(jiān)控程序完成下載功能；其二是利用USB單片機完成下載功能。（5）可通過跳線設(shè)置然后加載測試程序完成對E2PROM的測試。（6）為FPGA提供了兩

5、種程序配置方式。第二章 實驗開發(fā)板系統(tǒng)組成2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2 系統(tǒng)接口定義（1）電源接口該實驗開發(fā)板提供有三種方式電源接口：外接6V12V直流電源供電，通過JPOWER連接，由整流橋進行極性變換，再由7805穩(wěn)壓后給系統(tǒng)提供電源；直接由J1接入5V直流電源；通過短接J2，由USB提供5V電源。（2）TAP接口該接口主要用于測試外部被測電路，為了將被測電路的掃描鏈路串成一條鏈，這里的TDI接被測電路的TDO，這里的TDO接被測電路的TDI。圖2 TAP接口（3）邊界掃描下載接口 該實驗板有兩塊芯片本身具有邊界掃描功能，分別為10萬門的FPGA芯片 XC2S100-5TQ

6、144和FLASH配置存儲器XCF01S，它們都有JTAG接口，這里并不使用其JTAG接口進行邊界掃描測試，而是利用JTAG接口進行程序下載。本實驗板只對XCF01S利用邊界掃描方式進行程序下載，該接口是和PC機的并口下載電纜進行連接。圖3 邊界掃描下載接口（4）從串模式下載接口圖4 從串模式下載接口（5）鍵盤/顯示接口該接口用來連接Dais公司生產(chǎn)的通用鍵盤顯示板，該電路板是利用8279鍵盤/顯示接口芯片進行鍵盤和LED顯示的管理。圖5 鍵盤/顯示接口 （6）測試接口 該接口主要為邏輯分析儀提供測試點，具體接口定義如下，包含以下幾個部分，數(shù)據(jù)總線DB07，地址鎖存允許線ALE，讀信號線RD，

7、寫信號線WR，外部取指信號線PSEN，ADC0809片選線CS0809，8279片選線CS8279，J5接口：A0A10：存儲器地址總線。：28C16存儲器寫允許信號。ALE：51單片機地址鎖存允許信號。：51單片機外部取指信號：ADC0809片選信號，固定接P2.7。：8279片選信號固定接P2.6。：51單片機讀信號。：51單片機寫信號。CLOCK：ADC0809時鐘輸入信號，為51單片機ALE信號的2分頻信號。EOC：ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，固定接P3.4。圖6 J5測試接口J6接口：DB0DB7：數(shù)據(jù)總線，該開發(fā)板的USB單片機，51單片機，ADC0809，8279都共用數(shù)據(jù)總線。

8、SCLK：單片機時鐘信號。下面的信號線為毛刺捕捉電路的相關(guān)信號線。Q1：第一級D觸發(fā)器的輸出信號。：第一級D觸發(fā)器的反相輸出信號。Q2：第二級D觸發(fā)器的輸出信號。：第二級D觸發(fā)器的反相輸出信號。INPUT1：毛刺捕捉電路輸入信號。INPUT2：毛刺捕捉電路輸入信號。CLK：毛刺捕捉電路同步時鐘，為51單片機ALE信號的4分頻信號。圖7 J6測試接口（6）開關(guān)跳線設(shè)置電源跳線J2J2短接后，開發(fā)板使用USB接口供電。TMS選擇跳線JTMS：選擇板上掃描鏈 ：選擇外部掃描鏈存儲器信號選擇挑選JPWR：51單片機提供信號 ：USB單片機提供信號存儲器信號選擇挑選JPRD：單片機的提供信號 ：單片機提

9、供信號配置模式設(shè)置S2M2M1M0：X00：主串模式，F(xiàn)PGA通過串行接口從配置存儲器下載程序；X01：邊界掃描模式，PC機通過JTAG接口下載程序到FPGA；X11：從串模式，PC機通過串行接口下載程序到FPGA按鈕/開關(guān)SRST：USB單片機復(fù)位按鈕；SRST_2：51單片機復(fù)位按鈕；SG：觸發(fā)USB單片機產(chǎn)生兩路模擬的毛刺信號；FS：毛刺捕捉電路正常和鎖定模式，處于正常模式，實現(xiàn)時序電路的功能，處于鎖定模式，完成毛刺的捕捉功能。程序存儲器選擇SWM：選擇外部程序存儲器 ：選擇內(nèi)部程序存儲器故障設(shè)置SW1SW4，F(xiàn)1F3SW1SW4：為51單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊故障設(shè)置開關(guān)；F1F3：為邊

10、界掃描被測電路故障設(shè)置開關(guān)。SW1：DB0呆滯為1 ：DB0無故障 ：DB0呆滯為0SW2：DB1和DB2無故障 ：DB1和DB2橋接故障SW3：A5和A6無故障 ：A5和A6橋接故障SW4：A2呆滯為1 ：A2無故障 ：A2呆滯為0F1：6D和7D無故障 ：6D和7D橋接故障F2：U26-TDI開路故障 ：U26-TDI無故障F3：8D呆滯為0 ：8D無故障 ：8D呆滯為1開關(guān)輸入電路K1K8：輸入0電平 ：輸入1電平故障輸入電路K9K12K9K10：無故障 ：呆滯1故障K11K12：無故障 ：呆滯0故障2.3 通用電路簡介（1）開關(guān)輸入電路實驗開發(fā)板上有8只開關(guān)K1K8與之相應(yīng)的K1K8引

11、線為邏輯電平輸出端。開關(guān)向上撥相應(yīng)插孔輸出低電平“0”，向下?lián)芟鄳?yīng)插孔輸出高電平“1”。且均有LED發(fā)光二極管指示電平，LED亮為高電平。 圖8 開關(guān)輸入電路（2）輸出指示電路實驗開發(fā)板裝有8只發(fā)光二極管。如圖所示L1L8為相應(yīng)發(fā)光二極管驅(qū)動信號輸入端，該輸入端為高電平“1”時發(fā)光二極管亮。圖9 輸出指示電纜路（3）故障輸入電路故障輸入電路為兩組呆滯1故障和呆滯0故障，連接時，A端接輸入線，B端接輸出線，如下圖的圖（b）所示，可見電路兩線之間如果存在呆滯1故障，那么同時該線處于斷開狀態(tài)，如圖（c），如果Q輸出為“0”，在D輸入端不能得到呆滯1的故障模擬，同時，如果設(shè)為呆滯0故障，這種連接方式極

12、易損壞器件，因為若Q的輸出為“1”，而故障的設(shè)置使得線要保持為“0”，這樣將產(chǎn)生較大電流損壞器件。如圖（d）連接，對呆滯0和呆滯1故障，輸入端D都處于懸浮狀態(tài)，不能準確地模擬故障。 圖10 故障輸入電路（4）ADC0809電路ADC0809與51單片機的連接如圖所示，所有信號線均已連接，根據(jù)連接圖ADC0809的讀數(shù)只能采用查詢方式或延時等待方式。模擬通道只接有IN0IN2，通道地址ADDCADDA由74AS573鎖存。其中數(shù)據(jù)總線DB7DB0，通道地址ADDCADDA，CLOCK，EOC，均引出測試點。圖11 ADC0809電路（5）邊界掃描被測電路BY16373為帶有邊界掃描單元的16D鎖

13、存器，BY16244為帶有邊界掃描單元的16路輸入緩沖器，這兩個器件均為電子工程系CAT研究室自行設(shè)計的世界領(lǐng)先的帶有邊界掃描功能的器件。SW5為8位撥碼開關(guān)。該電路在8244輸入端和輸出端都加有LED指示管腳電平狀態(tài)。電路共設(shè)有四個故障，F(xiàn)1：橋接故障，F(xiàn)2：邊界掃描鏈開路故障，F(xiàn)3：呆滯1和呆滯0故障，U19和U20互連中U19-1D和U20-1Y1斷開，這里U19-1D，U20-1Y1，U20-1Y2，U20-1Y3均已連接出來，可以在這里設(shè)計一個簡單的組合邏輯電路（CLUSTER），并對其進行測試，如圖所示，圖12 邊界掃描被測電路（6）毛刺捕捉電路方式選擇開關(guān)FS撥至低電平時，與非門

14、U10A，U10B被關(guān)閉，U9A，U9B按一般D觸發(fā)器工作。由于毛刺發(fā)生在取樣時鐘之間，邏輯分析儀的取樣電路不能對毛刺取樣故輸出的電平變換不反映毛刺。因此取樣方式發(fā)現(xiàn)不了在取樣時鐘之間的毛刺。當方式選擇開關(guān)FS撥至高電平時（為鎖定方式），可以發(fā)現(xiàn)在時鐘脈沖之間的毛刺。假如在毛刺到來前D觸發(fā)器U9A，U9B，輸出為低電平，在取樣時鐘t0與t1之間發(fā)生正向毛刺時，U10A輸出為低電平，U10B輸出為高電平，使U9A置位，它使數(shù)據(jù)先行位取樣值變反（即由低電平變?yōu)楦唠娖?，與毛刺脈沖的極性保持一致）。此時Q1=1，Q2=0，毛刺結(jié)束后，U9A，U9B仍然保持上述狀態(tài)。當時鐘脈沖t1到來時，由于毛刺脈沖早

15、已結(jié)束，故Q10，Q21；當t2到來時，毛刺脈沖引起的Q1的變化傳送到Q2，即Q2輸出恢復(fù)到原來的正常取樣方式的狀態(tài)。類似地，對于發(fā)生在t5，t6間的負向毛刺，在毛刺到來時強迫U9A復(fù)位，使Q10,它同樣起到了使先行位的取樣值變反的作用。在t6時，這個電位向U9B過渡，在t7時則Q1電平變化傳到Q2。由此可見，鎖定方式可以捕捉發(fā)生于時鐘脈沖之間的毛刺。應(yīng)該指出，無論毛刺寬度如何，在U9B輸出端“復(fù)現(xiàn)”的毛刺，其寬度和時鐘脈沖周期相等。邏輯分析儀只有在定時分析時對檢查毛刺有意義。圖13 毛刺捕捉電路圖14 毛刺捕捉工作波形2.4 系統(tǒng)軟硬件組成可測性設(shè)計與故障診斷實驗開發(fā)系統(tǒng)包括：（1）實驗開發(fā)

16、板（2）Xilinx下載電纜（3）串口連接線（4）USB連接線（5）直流電源（6）多線疊插式實驗插針（7）邊界掃描測試系統(tǒng)安裝軟件（8）基本D算法軟件（9）TI SCAN教學軟件（10）E2PROM下載軟件（11）KeilC51編譯軟件或WAVE編譯軟件（12）實驗指導(dǎo)書第三章 實驗開發(fā)板使用3.1 系統(tǒng)連接（1）電源線將直流電源連接到JPOWER電源連接接口，或直接將5V直流電源連接到J1電源接口。（2）Xilinx下載電纜線當需要向FPGA或FLASH配置存儲器下載程序時才需要連接該電纜，按照管腳方向進行連接。一般情況可不接。（3）鍵盤/顯示接口線邏輯分析儀的綜合應(yīng)用實驗項目需要將Dais

17、通用鍵盤顯示板按照方向連接到J4插座。（4）串口連接線邏輯分析儀的綜合應(yīng)用實驗項目需要連接串口連接線至JCOM。（5）USB連接線邊界掃描測試技術(shù)的應(yīng)用實驗項目需要連接USB連接線至T2。3.2系統(tǒng)測試（1）系統(tǒng)初始化連接好鍵盤顯示板后，接上電源，鍵盤顯示板顯示閃動的“P.”，否則按一下SRST_2鍵進行51單片機的復(fù)位，如再不顯示，應(yīng)立即切斷電源，檢查后重新進行。（2）系統(tǒng)功能自檢按鍵：F1 EXEC，系統(tǒng)應(yīng)先顯示“8.”字循環(huán)約2秒，然后輪流顯示ADC0809通道0通道2的電壓值，說明系統(tǒng)功能基本正常。3.3系統(tǒng)資源使用（1）實驗系統(tǒng)內(nèi)部存貯空間分配如下： 表1空間地址用途與說明0000H

18、0FFFH監(jiān)控程序空間1000H17FFH用戶擴展空間（2）系統(tǒng)I/O口地址具體分配如下： 表2接口芯片口地址用途ADC08097FF8H7FFFHIN0IN7地址8279BFFEHBFFFH命令口和數(shù)據(jù)口3.4PC機系統(tǒng)配置要求主機：IBM PC及其兼容機，CPU為286586或更高。硬盤：硬盤上至少有50M剩余空間。通信：主機必須有一個空余串行口，一個并行口以及一個USB口。3.5軟件安裝本開發(fā)板隨機軟件包含IEEE 1149.4邊界掃描測試軟件和Pro2 E2PROM下載軟件，安裝方法只需在Windows環(huán)境下運行相應(yīng)的安裝程序即可，安裝后各軟件的詳細使用請參閱軟件使用手冊。第四章 實驗

19、指導(dǎo)本實驗指導(dǎo)是為適應(yīng)本科開設(shè)的可測性設(shè)計與故障課程的需要而編寫的，供學生實驗使用。完成本實驗指導(dǎo)中的實驗，可使學生掌握組合邏輯電路測試矢量生成方法和測試驗證方法；掌握邊界掃描測試原理和測試方法；掌握利用邏輯分析儀進行數(shù)字電路的故障檢測和調(diào)試，以及時序電路的分析；了解特征分析儀的工作原理及如何利用特征分析儀對被測對象進行特征分析。實驗指導(dǎo)書中詳細敘述了各實驗的目的、內(nèi)容和實驗步驟。本章共編寫了四個實驗，其中實驗四為選做實驗，在實際教學中可根據(jù)所具有的儀器設(shè)備進行選擇。通過這些實驗的練習，讓學生對電路系統(tǒng)的可測性設(shè)計以及故障檢測有較全面的了解和掌握。實驗一 組合邏輯電路測試矢量生成及測試一、實驗

20、目的1學習掌握s-a-故障模型；2掌握基本D算法；3了解掌握組合邏輯電路測試矢量生成與測試方法、步驟。4掌握測試矢量的驗證方法。二、實驗內(nèi)容以簡易基本D算法軟件為平臺，要求在該平臺上完成基本組合邏輯電路的設(shè)計、故障設(shè)置及生成該故障的測試矢量（主要考慮單故障），然后利用實驗開發(fā)板上的TTL基本邏輯門搭建相應(yīng)的電路，設(shè)計驗證方法并對D算法軟件生成的測試矢量進行驗證。三、實驗要求熟悉簡易D算法平臺的功能、性能及使用方法，在熟悉該平臺的基礎(chǔ)上，學生自行設(shè)計組合邏輯電路。在已設(shè)計好的電路中設(shè)置單故障，利用D算法求出該故障的測試矢量。掌握實驗開發(fā)板開關(guān)輸入電路、故障輸入電路、輸出指示電路以及基本邏輯門電路

21、的使用方法，搭建相應(yīng)的組合電路并設(shè)置相應(yīng)的故障進行實際電路驗證，并進行結(jié)果分析。四、實驗原理D算法的關(guān)鍵在于從故障位置到電路的一切輸出端的全部通路同時進行敏化，其主要思想是首先對故障選擇一個測試，并用有故障的那個門電路的輸入和輸出來描述它。然后，產(chǎn)生從故障位置到電路一切輸出端的全部可能的同時敏化通路。D算法基礎(chǔ)知識：1 簡化表簡化表是由真值表整理出來的一種形式更緊湊的表，表予以X代表一個可以為0也可以為1的隨意項。表中每一行稱為一個矢量，它表示了電路的輸出與輸入的因果關(guān)系。圖15 基本門電路簡化表2 傳遞d矢量傳遞d矢量是迫使門電路的一個輸入承擔確定該門電路輸出的全部責任。換言之，就是迫使門電

22、路的輸出唯地取決于一個輸入。傳遞d矢量用來描述正常功能塊對d矢量的傳遞特性。圖16 基本門電路的傳遞d矢量3故障的初始d矢量故障的初始d矢量描述由故障點的故障值與測試所加正常值所產(chǎn)生的d矢量。故障的初始d矢量描述了故障點的表現(xiàn)可用測試值與故障值做交運算求出。 4d交運算d交運算是建立敏化通路的數(shù)學工具，Roth對d交的定義如表1所示，并用算符表示，在表1中表示d交為空，表示d交無意義。表示d與不變。 表 3 Roth d交定義01d00011101ddd5D算法舉例圖17 著名的施耐得電路表4 D算法過程測試矢量為0000。五、實驗步驟1打開D算法軟件，點擊菜單“電路”中的“新建電路”創(chuàng)建一個

23、新的組合邏輯電路，或者點擊“打開電路”打開已有電路。2在當前電路的工作區(qū)，點擊工具欄上的控件，包括輸入控件、輸出控件、非門、與門、與非門、或門、或非門、異或門、異或非門、s-a-0故障控件和s-a-1故障控件，在空白的工作區(qū)點擊，相應(yīng)的控件則出現(xiàn)在工作區(qū)。3電路元件的連接：例如輸入與或門之間的連線，點擊輸入，按住左鍵拖動到相應(yīng)的或門輸入線上即可。點擊“電路”“對齊門”可以對齊電路中的所有門，使結(jié)構(gòu)合理。4完成電路連線后，設(shè)置故障，點擊s-a-0、s-a-1故障控件，在需要設(shè)置故障的線上點擊，可設(shè)置相應(yīng)故障。然后點擊“電路”“保存電路結(jié)構(gòu)”“或者“保存電路圖”保存電路。5電路完成后，點擊“分析”

24、“校驗電路”，驗證電路的設(shè)計是否合理。如果沒有故障提示，則可以點擊“邏輯表達式“或者“真值表”“簡化表”查看相關(guān)內(nèi)容。6產(chǎn)生測試矢量，點擊“簡化D矢量”，然后點擊“產(chǎn)生測試矢量“，生成該電路的測試矢量。7參見前面介紹的開關(guān)輸入電路，輸出指示電路以及故障輸入電路的介紹，利用在實驗開發(fā)板上搭建相應(yīng)的電路，并進行故障設(shè)置。8利用生成的測試矢量，利用輸出指示LED觀察電路有故障和無故障時的輸出。六、實驗報告要求1畫出所用的組合邏輯電路圖；2列出利用D算法得出的測試矢量；3畫出驗證用的完整電路，并利用真值表的形式記錄不同輸入下的有故障及無故障的輸出。4根據(jù)所設(shè)計的電路及相應(yīng)的故障，利用D算法原理推算測試

25、矢量，并與D算法軟件生成的測試矢量進行對比，利用硬件平臺驗證其正確性。實驗二 邊界掃描測試技術(shù)的應(yīng)用一、實驗?zāi)康?了解邊界掃描可測性設(shè)計的理論與原理；2了解IEEE1149.1標準與邊界掃描測試的關(guān)系；3了解數(shù)字電路的可測性設(shè)計方法；4掌握數(shù)字電路的邊界掃描測試方法。二、實驗內(nèi)容1利用TI公司的JTAG Scan Educator - Ver. 2軟件熟悉邊界掃描測試過程。2以實驗開發(fā)板上的邊界掃描測試系統(tǒng)為平臺，以開發(fā)板上的被測電路為測試對象，完成對被測電路的邊界掃描測試。3自行設(shè)計一個簡單的組合邏輯電路，利用實驗板上的邊界掃描器件對其進行測試。三、實驗要求熟悉邊界掃描測試原理、測試方法與過

26、程，能夠使用邊界掃描測試系統(tǒng)進行數(shù)字電路的測試，分析電路故障。四、邊界掃描測試原理由IEEE1149.1標準規(guī)定的邊界掃描是測試PCB板上IC之間互連的綜合測試方法。其基本思想是通過在實現(xiàn)某一邏輯功能的電路周邊與外部I/O引腳之間添加附加邏輯電路，即邊界掃描測試單元。每一個邊界掃描單元是加在引腳處的移位寄存器單元，通過給這個移位寄存器置數(shù)和讀數(shù)，就可以象探針一樣觀察引腳處的狀態(tài)和將激勵信號施加到引腳上。把所有邊界掃描單元串起來就構(gòu)成了一個可以串行移位的邊界掃描鏈。這個鏈在TAP（Test Access Port，測試存取口）控制器的控制之下工作，完成一系列的測試功能。TAP引出的4-5個測試引

27、線（TRST為選用）是專為控制測試邏輯的控制線。這些控制線與測試主控器相連， 接受測試主控器給出的控制信號，由TAP將信號解釋為具體的測試微指令控制測試進行。邊界掃描單元、TAP控制器、指令寄存器、邏輯產(chǎn)生器、其它的數(shù)據(jù)寄存器一起，就構(gòu)成了整個IC中的邊界掃描結(jié)構(gòu)。邊界掃描結(jié)構(gòu)如下圖17所示：其中邊界掃描單元是連接內(nèi)核邏輯和外部引腳的橋梁，在非測試狀態(tài)下，它將保持常通，這樣不影響正常的內(nèi)核邏輯功能。在測試狀態(tài)下，則將內(nèi)核與圖18 邊界掃描結(jié)構(gòu)圖 引腳外部隔離，通過數(shù)據(jù)選擇，可以進行幾條數(shù)據(jù)路徑的置位或采樣，進行測試。邊界掃描測試系統(tǒng)是以PCB測試為主體，集測試診斷、交互調(diào)試、PLD編程等多種功

28、能為一體的軟硬件結(jié)合的測試系統(tǒng)。支持ISA接口、并口、USB口的測試?？赏瓿苫A(chǔ)測試（邊界掃描鏈的自測試）、互連測試（測試電路板上各個芯片之間的網(wǎng)絡(luò)連接是否正常）、內(nèi)建自測試（RUNBIST測試）、CLUSTER測試等。通過邊界掃描測試系統(tǒng)對被測板進行測試，可以進行快速地故障診斷，從而提高測試的效率，縮短測試的時間。五、實驗步驟1了解掌握邊界掃描測試原理和測試方法；2利用TI SCAN教學軟件了解邊界掃描測試原理和測試過程。3學習掌握邊界掃描測試系統(tǒng)設(shè)計方法。4掌握被測電路的邊界掃描可測性設(shè)計方法。5利用實驗開發(fā)板對被測電路進行邊界掃描測試,主要包括基礎(chǔ)測試，互連測試，Intest測試和CLU

29、STER測試。6設(shè)計一組合邏輯電路，并對其進行測試。7在設(shè)計的組合邏輯電路中設(shè)置故障，再對其進行測試和診斷。六、實驗報告要求1總結(jié)分析數(shù)字電路的邊界掃描測試過程；2說明被測電路互連測試的測試步驟；3畫出自行設(shè)計的組合邏輯電路；4記錄相關(guān)測試結(jié)果，并進行分析。實驗三 邏輯分析儀的綜合應(yīng)用一、實驗?zāi)康?了解與掌握邏輯分析儀的原理與應(yīng)用；2學會使用邏輯分析儀對目標系統(tǒng)進行定時分析和狀態(tài)分析；3學會使用邏輯分析儀對目標系統(tǒng)進行故障檢測。二、實驗內(nèi)容1利用邏輯分析儀觀察實驗開發(fā)板上的MCS-51單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊各控制信號的時序關(guān)系；2編寫單片機應(yīng)用程序并進行程序跟蹤、分析數(shù)據(jù)流。3對目標系統(tǒng)設(shè)置簡

30、單的故障，并用邏輯分析儀進行故障檢測。4利用邏輯分析儀的定時分析功能對實驗開發(fā)板上的毛刺捕捉電路進行分析以捕捉模擬的毛刺信號。三、實驗要求了解實驗開發(fā)板51單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理，根據(jù)電路編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能或?qū)崿F(xiàn)鍵盤/顯示功能，也可根據(jù)提供的硬件電路編寫能夠完成的具體功能。掌握利用邏輯分析儀進行軟件調(diào)試的方法，并利用邏輯分析儀觀察ADC0809或8279的工作時序，熟悉器件的工作原理。了解不同的故障模型，并學會設(shè)置不同的故障，然后利用邏輯分析儀進行故障檢測。掌握邏輯分析儀的定時分析原理，并利用開發(fā)板上的毛刺捕捉電路進行毛刺捕捉，并根據(jù)結(jié)果進行分析。四、實驗原理邏輯分析儀是基于不同的數(shù)據(jù)采

31、集方式來完成捕獲數(shù)據(jù)任務(wù)的。采樣時鐘的來源不同，其執(zhí)行的功能也就不同。邏輯狀態(tài)分析是使用外部被測系統(tǒng)信號作為采樣時鐘的，而邏輯定時分析則是使用儀器內(nèi)部時鐘作為采樣時鐘的。其基本的原理框圖如圖18所示。圖19 邏輯分析儀原理框圖對于1682A邏輯分析儀來說，無論是要進行狀態(tài)分析還是定時分析，都要對數(shù)據(jù)流進行分塊，這里所謂的“分塊”就是“觸發(fā)”。為了對數(shù)據(jù)流進行存儲和分析研究，應(yīng)該將數(shù)據(jù)流分成若干段，這些數(shù)據(jù)段落的分界點，或者參考點就選用數(shù)據(jù)流中的某個特殊數(shù)據(jù)字。當這個選定的數(shù)據(jù)字在某一時刻出現(xiàn)時，既產(chǎn)生一個脈沖作為觸發(fā)標志。所以觸發(fā)可用來選擇數(shù)據(jù)流中對分析有意義的數(shù)據(jù)塊，即在長長的數(shù)據(jù)流中開辟一

32、個觀察窗口。這個窗口的全部數(shù)據(jù)叫做一個跟蹤，也就是說跟蹤是邏輯分析儀采集在CRT上顯示出來的一組數(shù)據(jù)。觸發(fā)用來決定跟蹤在數(shù)據(jù)流中處于什么位置。邏輯分析儀的基本的觸發(fā)方式只包括始端觸發(fā)、終端觸發(fā)和與這兩種方式相互配合的延遲觸發(fā)。1682A 對這三種基本觸發(fā)方式?jīng)]有很明顯的區(qū)別，只要通過設(shè)置不同的觸發(fā)位置（可在0%與100%中任意設(shè)置），就可以選擇不同的觸發(fā)方式。邏輯分析儀之所以總能捕捉到有效的數(shù)據(jù)流，主要是靠設(shè)置不同的觸發(fā)條件。1682A有著豐富的觸發(fā)條件，例如：序列觸發(fā)、“非”觸發(fā)、“或”觸發(fā)、觸發(fā)限定、交互觸發(fā)、計數(shù)觸發(fā)、外觸發(fā)等等。對于狀態(tài)分析的觸發(fā)條件的設(shè)置一般是狀態(tài)的設(shè)置，如設(shè)置某個控

33、制信號的狀態(tài)是“0”或“1”，或選擇某條地址線或數(shù)據(jù)線上的一個“PATTERN”作為觸發(fā)字；而對于定時分析，其觸發(fā)條件則更多的是將一些控制信號設(shè)置成邊沿觸發(fā)，這樣則有利于觀察不同信號間的時序關(guān)系。五、實驗步驟1編寫程序，實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的功能；2設(shè)置單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處于無故障狀態(tài)；3用探針將連接邏輯分析儀與目標系統(tǒng)； 4打開邏輯分析儀，在Setup下拉菜單中設(shè)置被檢測的總線/信號名稱及門限電平；5在Sampling中設(shè)置獲取模式，選擇定時分析或狀態(tài)分析；6若選擇定時分析，則使用外部被測系統(tǒng)信號作為采樣時鐘，所以還要設(shè)置時鐘；7在Simple Trigger選項框中設(shè)置一個簡單的觸發(fā)，定時分析一般設(shè)置為邊沿觸發(fā)；狀態(tài)分析則是選擇一個地址或數(shù)據(jù)作為觸發(fā)字。除此之外，還可設(shè)置高級觸發(fā)。8運行，在Run/Stop下拉菜單中選擇單次運行，或重復(fù)運行，這跟測試的需要而定。此時，