探讨基于JTAG技术的嵌入式系统测试的各个阶段

图2：第三代J：将JTAG总线的扩展到在整个背板以连接多个板卡。

如今我们的第二代设计都只有一个单独的JTAG接入点，在这种基本配置下，整个板卡的所有仿真、配置和1149.1测试都可以在一次插入中，在一个测试站(test station)上用一个基于PC的系统来实现。

在这一阶段出现了一种新的JTAG总线应用-在产品的整个生命周期中都能利用JTAG接入功能。例如，可以将整个电路板级的矢量图 (vector image)存档，以便在需要现场服务时，对板卡重新编程或调试。同样的接入功能还可以用于现场FPGA固件升级，或用于诊断一个FRU(现场可替换单 元)中的问题。返回厂家进行故障分析的设备也可以利用同一组矢量图(以及厂家或开发测试站)来对问题进行隔离。

如果说这一代JTAG应用有什么缺点，那就是开发团队通常还抱着单一板卡的心态。这是一种常有的心态，认为设计团队的责任只局限于其设计的板卡及其接口。然而，如果不能向第三代JTAG发展，那么这种JTAG应用就出现了瓶颈，限制了使用JTAG实现多板卡的能力。

第三代JTAG应用

当能够对一个背板上的多板卡系统级使用到JTAG的特性时，就实现了下一代JTAG接入。在这种环境下，仍然能够单独实现单板卡级JTAG功能，而且 还可以利用到板卡间的功能。这一代JTAG应用不 但促进了单板卡上不同规则的设计团队相互合作，也促进了整个系统下不同板卡设计团队之间的合作。如果在上一代JTAG应用中采用了一个JTAG多路器，那 么这个多路器支持多支路(multi-drop)接入。采用一种寻址方案，可以将串行JTAG总线用于多支路配置，提供对多板卡的支持。而一旦JTAG能 够接入一块背板上的多个板卡，就能实现系统级的配置或编程(例如，JTAG可以并行接入多块板卡)。

如果驱动器/接收器对允许进行JTAG可接入的全速BIST(内建自测)，也能测试板卡之间的背板互连，或者可以验证板卡之间的高速 LVDS串行链接，那么就能对板卡间背板互连的完整性进行测试，或者验证板卡间的高速LVDS串行连接。或这些高速互连都是电容性耦合，并且驱动器/接收 器支持，则可以进行IEEE 1149.6测试。

利用与第二代同样的设备-一个基于PC的JTAG站，就能使用所有这些JTAG功能。这个基于PC的JTAG站用作JTAG主控设备，通过一组单独的线路连接到背板上的JTAG接头。这个主控设备负责驱动测试矢量，并管理整个背板上的器件接入JTAG功能。

第三代JTAG应用中添加的一项最有意思的新功能，在系统运行时，通过这个边带(sideband)JTAG通道可以访问整个系统。具备了这一功能，这使得很多系统级功能得以实现，例如在线“健康”状况监测、故障预测、故障检测、故障插入(用于故障转移测试或冗余度测试)以及诊断。

第四代JTAG应用

当测试矢量的传送和管理发生在系统内部时，对JTAG的应用就达到了最高级别，即第四代。第四代JTAG应用采用了一个板载JTAG主控制器来驱动背板JTAG总线。同时，还利用板载存储器存储测试矢量，并利用一个微处理器驱动JTAG主控制器。多板卡系统级主控制器可以位于一块单独的板卡上的，也可以在每块板卡上设置一个主控制器以增强控制性能。

到了第四代，所有前面几代JTAG应用的 功能都能通过远程方式实现，包括编程、配置、互连测试以及诊断，从而极大降低了现场服务与支持所需的成本。当需要升级一个现场系统的固件时，直接将新的配 置文件下载到JTAG主控制器上，再由JTAG主控制器通过背板JTAG总线将其发给目标器件即可。当然，在生产时只要将主控制器禁用，那么仍可使用基于 PC的JTAG接入站，这又进一步增强了灵活性，也在所有集成度上提供了最多的接入选择。

JTAG接入可以通过外部或内部启动，也可以由某些系统事件启动，例如系统上电或电源复位。

本文小结

迄今为止，JTAG应用与集成中存在的最大障碍，就是如何让人们认识到需要一种基于多个开发规则的策略，并使管理者相信这种策略能够带来经济效益。一旦跨出了这一步，并且采用了 ATPG支持和JTAG复用器件，那么就更容易一步步或一代代地循序渐进评估或实现新的JTAG功能。而且，如果开发团队能够基于先前应用JTAG的经 验，就能更好地发挥JTAG总线的功用。

增大JTAG结构的复杂性并不一定会成为系统的负担，恰恰相反，这样才能完全地发挥JTAG作为一个受到广泛支持的，对现代复杂电子系统进行系统级测试、编程、配置和的健康状态监控的工业标准方法的全部价值。