Tryby pracy i podstawowe instrukcje

Wszystkie urządzenia wykorzystujące podczas testowania ścieżkę krawędziową mogą

pracować w dwóch trybach pracy. Pierwszy tzw. nie inwazyjny, oraz drugi nazywany testowym

trybem pracy.

1. Instrukcje nieinwazyjnego trybu pracy

Sterownik TAP i jego wyprowadzenia mogą być obsługiwane asynchronicznie

i

niezależnie

od wewnętrznej logiki układu. Pozwala to na używanie ścieżki krawędziowej

i

sygnałów

Sterownika TAP bez przerywania wykonywania operacji badanego układu scalonego.

Rozkazy wykonujące się w takim trybie pracy opisane są przez Standard IEEE 1149.1.

Należą do nich między innymi 2 obowiązkowe instrukcje (BYPASS i SAMPLE/PRELOAD) oraz 2

opcjonalne instrukcje (IDCODE i USERCODE).

Instrukcja BYPASS

Wymagana instrukcja BYPASS powoduje, że jedno bitowy Rejestr Obejścia zostaje

włączony pomiędzy wyprowadzenia TDI i TDO. Instrukcja BYPASS pozwala na szeregową

transmisje danych przez układ scalony z linii TDI i TDO bez wywołania w nim efektów. Standard

JTAG zakłada, że instrukcja składająca się z samych ‘1’ musi zostać zdekodowana przez Rejestr

Instrukcji jako instrukcja BYPASS.

Gdy instrukcja BYPASS jest wykonywana, Rejestr Obejścia ładowany jest równolegle z

sygnałem niskim na stanie CAPTURE-DR. Ta instrukcja pozwala na testowanie pojedynczego

układu, ustawiając inne urządzenia w trybie bezczynnym (Rys. 15.).

Rys. 15. Instrukcja Bypass

Instrukcja SAMPLE/PRELOAD

Wymagana instrukcja SAMPLE/PRELOAD podczas wykonywania wybiera Rejestr

Brzegowy jako połączenie pomiędzy TDI i TDO.

Gdy ma miejsce

ta instrukcja, to nie następuje

rozłączenie wewnętrznej logiki układu od jego wyprowadzeń (układ pozostaje

w

normalnym trybie

pracy). Kod instrukcji SAMPLE/PRELOAD nie jest zdefiniowany

w

standardzie.

Rozkaz ten ma dwie funkcje, zależące od stanu Sterownika TAP. Pierwsza to funkcja

SAMPLE zdarza się przy przechodzeniu Sterownika TAP przez stan CAPTURE-DR druga to

PRELOAD uaktywnia się w momencie przechodzenia kontrolera przez stan UPDATE-DR.

Funkcja SAMPLE

Wszystkie przerzutniki z części przechwytującej (CAP) załadowują stany z sygnałów z

którymi są połączone. Dane te mogą wtedy zostać przesunięte dalej przez TDO do weryfikacji. W

ten sposób wejścia układu scalonego albo sygnały z logiki wewnętrznej systemu mogą być

obserwowane (Rys. 16.).

Rys. 16. Instrukcja SAMPLE/PRELOAD

Funkcja PRELOAD

Funkcja PRELOAD sprawia, że aktualne dane są przesuwane by nowe dane mogły zostać

ustawione. Przerzutniki z części CAP otrzymują te dane, które następnie są przenoszone do

przerzutników w części UPD w komórce BSC, oczywiście dzieje się to w momencie, gdy

Sterownik TAP ustawi się w pozycji UPDATE-DR (Rys. 16.).

Kiedy sygnał sterujący multipleksera Mode jest ustawiony przez instrukcje testującą,

potrzebującą dostępu do wyprowadzeń (w stanie UPDATE-IR), to multiplekser ustawi się w stan

uaktualnienia źródła danych. Funkcja PRELOAD pozwala nam sprawdzić czy mamy właściwy

zestaw danych zanim to przełączanie będzie miało miejsce.

Instrukcja IDCODE

Rys. 17. Instrukcja IDCODE

Opcjonalna instrukcja IDCODE pozwala układowi scalonemu, pozostać w jego

funkcjonalnym trybie pracy i jednocześnie wskazuje na opcjonalny Rejestr Identyfikacji Urządzenia

(ang. Register Identification Device), włączając go pomiędzy linie TDI i TDO (Rys. 17.). Rejestr

Identyfikacji Urządzenia jest to 32 bitowy rejestr przesuwny zawierający

w

postaci kodu informację

dotyczącą producenta układu scalonego, typu urządzenia i kodu wersji (Rys. 18.). Wartość Rejestru

Identyfikacji Urządzenia jest załadowana podczas przechodzenia maszyny stanów przez stan

CAPTURE-DR. Standard 1149.1 określa, że najmniej znaczący bit takiego kodu musi być ‘1’. Jest

to pierwszy bit, który zostanie przesunięty na wyjście poprzez TDI.

Rys. 18. 32 bitowy Rejestr Identyfikacji Urządzenia

Zauważyć trzeba, że, jeżeli instrukcja IDCODE jest załadowana, a nie ma w urządzeniu

Rejestru Identyfikacji Urządzenia, wtedy instrukcja IDCODE powinna zostać zinterpretowana jak

gdyby to była instrukcja BYPASS. Kod bitowy tej instrukcji jest zdefiniowany przez producenta.

Podczas opisu stanu TEST-LOGIC-RESET zostało powiedziane, że Rejestr Instrukcji,

bezpośrednio po skasowaniu ustawień sterownika, zawiera instrukcję IDCODE, jeśli komponent

zawiera odpowiedni rejestr (por. rozdz. 1.3.5.1.), albo instrukcję BYPASSU, jeśli komponent go nie

zawiera.

Ta sytuacja w rezultacie pozwala sekwencji testującej, przejść bezpośrednio do danych

przesuwających się podczas stanu CAPTURE-DR z jedną z 2 instrukcji. Ponieważ pierwszy

przesunięty bit jest ‘0’ dla BYPASS’u i ‘1’ dla IDCODE jest możliwe, przeprowadzenie ślepego

przesłuchania komponentu albo łańcucha komponentów. Komponent posiadający Rejestr

Identyfikacji Urządzenia, a tym samym instrukcje IDCODE przesuwa jako pierwszy bit ‘1’, która

wskazuje, że następnych 31 bitów jest właściwym kodem identyfikacyjnym urządzenia. Jeśli

pierwszym bitem jest ‘0’ to wskazuje ono, że komponent jest w BYPASS’ie.

Instrukcja USERCODE

Opcjonalna instrukcja USERCODE pozwala układowi scalonemu pozostać w jego

funkcjonalnym trybie pracy i wybiera opcjonalny Rejestr Identyfikacji Urządzenia, włączając go

pomiędzy linie TDI i TDO (Rys. 19.). Podczas wykonywania instrukcji USERCODE, rejestr

przechwytuje informację zdefiniowaną przez użytkownika na temat układu scalonego. Nie

przeszkadza to w jego pracy, a kod rozkazu tej instrukcji jest definiowany przez producenta.

Rys. 19. Instrukcja USERCODE

2. Testowy tryb pracy i jego instrukcje

Instrukcje te charakteryzują się tym, że przełączają sieć multiplekserów komórek BSC

tak, że wyprowadzane na wyjście są dane z przerzutników, z części UPD komórek. Powoduje to

rozłączenie wyprowadzeń zewnętrznych od wewnętrznej logiki układu. W takim trybie pracy

Standard IEEE 1149.1 opisuje jedną obowiązkową instrukcję (EXTEST) i dwie opcjonalne

instrukcje (INTEST i RUNBIST). Dwie nowe opcjonalne instrukcje (CLAMP i HIGHZ) zostały

wprowadzone do standardu w 1993 roku w rozszerzeniu 1149.1a.

Instrukcja EXTEST

Instrukcja EXTEST podczas wykonywania się włącza Rejestr Brzegowy, pomiędzy TDI i

TDO.

Rys. 20. Instrukcja EXTEST

W stanie CAPTURE-DR, wszystkie sygnały wejściowe układów scalonych są

przechwytywane w przyporządkowanych im komórkach BSC. Wyjściowe multipleksery w

komórkach BSC czytają wartości z przerzutników w części UPD, wtedy wszystkie wyjścia układu

scalonego są pod kontrolą Rejestru Brzegowego. W ten sposób, podczas wykonywania EXTEST,

jest możliwe pobranie stanów wejściowych i zarazem ustawienie wyprowadzeń wyjściowych (Rys.

20.).

Przesuwanie danych przez Rejestr Brzegowy, podczas gdy maszyna stanów znajduje się w

pozycji SHIFT-DR pozwala na czytanie stanów schwytanych na wejściach układu scalonego i na

ustawienie nowych wartości, które zostaną wysłane w momencie ustawienia się Sterownika TAP w

pozycji UPDATE-DR. EXTEST pozwala na sprawdzenie połączeń między komórki BSC i jakimiś

innymi punktami dostępu, takimi jak zewnętrzne wyprowadzenie (wtyczka), ścieżka, albo innym

urządzeniem wyposażonym w Rejestr Brzegowy. W ten sposób możemy zweryfikować, czy Rejestr

Brzegowy pracuje poprawnie

i

, czy urządzenie jest sprawne i właściwie zamontowane w układzie

scalonym.

Rys. 21. Instrukcja EXTEST

Ponieważ rozkaz EXTEST łączy bezpośrednio wewnętrzną logikę urządzenia

z

Rejestrem

Brzegowym, testowanie może odbyć się bez uwzględnienia faktycznych wartości przekazywanych

do i z urządzenia. Instrukcja wykorzystuje takie stany Sterownika TAP jak: CAPTURE, SHIFT i

UPDATE. CAPTURE deponuje sygnały wejścia w części przechwytującej komórek BSC.

Następnie stan SHIFT szeregowo przesuwa wartości z BSC na wyjście poprzez linię TDO.

UPDATE natomiast zajmuje się wysyłaniem nowych wartości na wyprowadzenia badanego układu.

EXTEST pozwala również na sprawdzenie połączenia między dwoma urządzeniami

wyposażonymi w logikę testującą, symulując konwencjonalny test rozwarć i zwarć (Rys. 21.). Kod

binarny dla EXTEST nie jest zdefiniowany przez standard, chociaż większość producentów

definiuje go jako ciąg ‘0’.

Instrukcja INTEST

Instrukcja INTEST jest opcjonalna i JTAG nie wyszczególnia kodu binarnego dla niej.

Rozkaz INTEST włącza Rejestr Brzegowy pomiędzy linie TDI i TDO.

Rys. 22. Instrukcja INTEST

Instrukcja INTEST wejścia z logiki wewnętrznej przekazuje pod kontrolę przerzutników

UPD w komórkach BSC. Komórki BSC podłączone do wyjść z wewnętrznej logiki procesora

pobierają z niej dane w momencie, gdy Sterownik TAP jest w CAPTURE-DR. W ten sposób, w

stanie UPDATE-DR, kod binarny testu może zostać załadowany do logiki wewnętrznej, a w stanie

CAPTURE-DR rezultat tego testu zostaje pobrany. Podczas przesuwania danych, rezultaty te

zostają przesunięte i jednocześnie nowy kod kontrolny może zostać załadowany. Kiedy tak się

dzieje, stany przekazywane do wyprowadzeń wyjściowych komponentów są pod kontrolą Rejestru

Brzegowego. Zatem otrzymują one ściśle określone wartości, podczas gdy testowana jest

wewnętrzna logika układu.

Instrukcja RUNBIST

Rys. 23. Instrukcja RUNBIST

Instrukcja RUNBIST tak jak poprzednia jest instrukcją opcjonalną i Standard 1149.1 nie

wyszczególnia kodu binarnego dla niej (Rys. 23.). Rejestr docelowy wskazywany przez komendę

RUNBIST jest rejestrem wskazywanym przez projektanta danego układu. Celem tej instrukcji jest

dostarczenie użytkownikowi układu scalonego dostępu do wbudowanej wewnątrz logiki auto-

testującej używając standardowego dostępu do protokołu.

Kiedy RUNBIST jest w trakcie realizacji, wyprowadzenia układu scalonego są pod kontrolą

Rejestru Brzegowego. RUNBIST jest samo inicjującą się instrukcją tzn. nie wymaga, aby musiały

by być załadowane jakieś początkowe dane do jej wykonania. Rezultat wykonania instrukcji

RUNBIST jest gromadzony w specjalnym docelowym rejestrze i może zostać przesunięty na

wyjście w celu obserwacji. Faktyczne wykonanie auto-testu rozpoczyna się z chwilą, gdy Sterownik

TAP znajdzie się w stanie RUN-TEST-IDLE, a synchronizacja jego może pochodzić z sygnału

zegarowego TCK, od systemowego zegara, lub od obu.

Instrukcja CLAMP

Instrukcja CLAMP jest również instrukcją opcjonalną i Standard 1149.1a nie wyszczególnia

kodu binarnego reprezentującego tą instrukcję (Rys. 24.). CLAMP jest instrukcją, która kieruje

aktualnie wyznaczone wartości na wyjścia urządzenia (uzyskane uprzednio dzięki instrukcji

SAMPLE/PRELOAD), a następnie ustawia Rejestr Obejścia między linie TDI i TDO. CLAMP z

reguły jest używany by ustawić początkowe bezpieczne wartości na urządzeniach tak żeby uniknąć

np. problemów związanych z magistralą do której może być podłączony dany układ.

Rys. 24. Instrukcja CLAMP

Instrukcja HIGHZ

Tak jak wcześniejsza instrukcja CLAMP instrukcja HIGHZ jest instrukcją opcjonalną i

standard nie wyszczególnia kodu dla niej. Rozkaz HIGHZ jest podobny do CLAMP, ale on ustawia

wyprowadzenia urządzenia w stan wysokiej impedancji. Następnie HIGHZ wybiera również tak jak

poprzednia instrukcja Rejestr Obejścia i włącza go pomiędzy linie TDI i TDO. Ustawienie stanów

wysokiej impedancji ma miejsce wówczas, gdy instrukcja HIGIHZ jest załadowana w Rejestrze

Instrukcji i Sterownik TAP ustawi się w stan UPDATE-IR. [6]

Rys. 25. Instrukcja HIGHZ

2.4.3. Instrukcje prywatne

Zauważyć trzeba, że projektant może użyć pewnych kodów, by zaimplementować prywatne

instrukcje są to instrukcje, których funkcje nie są ogłoszone do publicznej wiadomości i z reguły

stanowią tajemnicę handlową producentów. W tych okolicznościach, projektant musi określić, że te

kody są prywatne, żeby użytkownik mógł uniknąć ich załadowywania. W nowych rozwiązaniach

dąży się do tego by wszystkie nieużywane i nie prywatne rozkazy wymuszały załadowanie do

Rejestru Instrukcji rozkazu BYPASS.