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Dokumentenidentifikation DE4232271C1 17.02.1994
Titel Elektronischer Baustein mit einer Schieberegisterprüfarchitektur (Boundary-Scan)
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Bode, Hans-Jürgen, Dipl.-Ing., 8000 München, DE;
Lüders, Klaus, Dipl.-Phys., 8000 München, DE
DE-Anmeldedatum 25.09.1992
DE-Aktenzeichen 4232271
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 17.02.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.02.1994
IPC-Hauptklasse G01R 31/318
IPC-Nebenklasse H01L 21/66   
Zusammenfassung Eine Prüfzelle (2) eines elektronischen Bausteins (1) mit einer Schieberegisterprüfarchitektur (Boundary-Scan) besitzt eine Registerzelle (L3), die mit Hilfe eines Multiplexers (MUX2) mit einem Herstellerdatum (MC) programmierbar ist. Eine Boundary-Scan-Architektur mit derartigen Zellen ermöglicht die Implementierung eines Herstellerregisters, ohne daß auf dem zugehörigen Bausteinkern (4) Platz beansprucht wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Baustein mit einer Schieberegisterprüfarchitektur (Boundary-Scan), die Prüfzellen enthält.

Der hohe Komplexitätsgrad integrierter Schaltungssysteme und die erreichte Miniaturisierung im Bereich der Verbindungs- und Aufbautechniken elektronischer Baugruppen lassen konventionelle Prüfverfahren immer häufiger nur mit einem unwirtschaftlichen Aufwand realisierbar erscheinen. Zunehmend an Bedeutung gewinnt deshalb ein Prüfverfahren, das eine in dem elektronischen Baustein integrierte Prüfeinrichtung nutzt und als "Boundary-Scan" bekannt und nach IEEE 1149.1 normiert ist.

Wesentliches Merkmal dieser Prüfeinrichtung ist ein zwischen die Bausteinanschlüsse und die Schaltungsanschlüsse des Bausteinkerns eingefügtes Schieberegister, das die serielle Einstellung und Beobachtung aller Bausteinanschlüsse ermöglicht. Über eine Schnittstelle können dieses Schieberegister auf dem Baustein gesteuert und die Schieberegister mehrerer Bausteine auf einer Baugruppe beispielsweise zu einer Ringstruktur verbunden werden. Damit lassen sich auf einer Baugruppe Testdaten ein- und ausschieben, deren Auswertung eine die einzelnen Bausteine als auch deren Verbindungsleitungen betreffende Fehlerlokalisierung ermöglicht.

Über prüftechnikspezifische Bausteinanschlüsse kann die Boundary-Scan-Prüfeinrichtung eines Bausteins entsprechend dem IEEE-Standard 1149.1 auf unterschiedliche Betriebsweisen eingestellt werden. Dies ist beispielsweise in der Veröffentlichung J. Maierhofer, B. Müller: Der "JTAC Boundary-Scan", Elektronik Nr. 9/1989, Seiten 108 bis 113 beschrieben.

In der vorgenannten Veröffentlichung ist ausgeführt, daß die Boundary-Scan-Prüfeinrichtung optional ein Herstellerregister enthalten kann. Dieses Herstellerregister ist 32 Bit weit und enthält Informationen über Herstellerdaten wie einen Identifikationscode und eine Versionsnummer. Üblicherweise wird das Herstellerregister als zusätzliches Register aufgebaut. Da das Herstellerregister optional ist und Siliziumfläche andererseits sehr teuer, enthalten in der Regel nur vergleichsweise große elektronische Bausteine, bei denen der zusätzliche Platzbedarf für das Herstellerregister nicht ins Gewicht fällt, diese Option.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Realisierung eines Herstellerregisters anzugeben, ohne daß zusätzlicher Platz auf dem Bausteinkern, d. h. der Nutzschaltung, benötigt wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektronischen Bausteins mit erfindungsgemäßer Boundary-Scan- Prüfeinrichtung und

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Prüfzelle.

Der in Fig. 1 gezeigte elektronische Baustein 1 mit einer Schieberegisterprüfarchitektur (Boundary-Scan) enthält einen Bausteinkern 4 mit der Nutzschaltung sowie eine Boundary-Scan-Prüfeinrichtung. Diese Prüfeinrichtung enthält Prüfzellen 2 und eine Ablaufsteuerung 3. Die Prüfzellen sind auf dem Baustein zwischen die Bausteinanschlüsse 11 bis 132 und den Bausteinkern 4 geschaltet. Untereinander sind die Prüfzellen über Datenleitungen n miteinander und mit der Ablaufsteuerung 3 verbunden.

Nach dem Normierungsstandard IEEE 1149.1 sind vier zusätzliche Anschlüsse sowohl auf der Baustein- als auch auf einer Baugruppenebene mit mehreren derartigen Bausteinen vorgesehen. Über einen Dateneingang TDI werden Testmuster in das Boundary-Scan eingelesen, die über den Ausgang TDO seriell ausgelesen werden können. Ein zentraler Test-Takt TCK ermöglicht die Ableitung von Taktphasen zur Synchronisation des Testablaufs. Über den Eingang TMS kann ein Prüfmodus ausgewählt werden, indem seriell Protokolldaten zur Auflaufsteuerung des Tests eingelesen werden. Die Versorgungsspannung mit den Potentialen VDD und VSS für den elektronischen Baustein wird über zwei der Anschlüsse I1 bis I32 angelegt.

Die Erfindung sieht vor, daß jede der beispielsweise aus der vorgenannten Veröffentlichung bekannten Prüfzellen (Boundary-Scan-Zellen) eine Registerzelle enthält, die mit einem Herstellerdatum programmierbar ist. In gleicher Weise, wie bekannte Prüfzellen mit Hilfe eines Multiplexers Testdaten oder Daten vom Bausteinkern bzw. von Anschlüssen des Bausteins erhalten, kann die Registerzelle mit Herstellerdaten programmiert werden. Die Programmierung erfolgt in der Weise, daß ein auf dem Baustein sowieso vorhandener Potentialwert für die Versorgungsspannung, d. h. VDD oder VSS, in einem bestimmten Betriebsmodus an die Registerzelle angelegt wird. Dies entspricht quasi einem Rücksetzen der Zelle. Aufgrund der Programmierbarkeit der Prüfzellen läßt sich demgemäß das Herstellerregister in den Boundary-Scan, also die sowieso notwendigen Prüfzellen implementieren. Zusätzlicher Platz zur Realisierung des Herstellerregisters auf dem Bausteinkern wird nicht benötigt.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltbild zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Prüfzelle. Die Prüfzelle ist universell für eine Eingangs- oder eine Ausgangszelle einer integrierten Schaltung einsetzbar. Für eine tristatefähige Ausgangszelle werden zwei Prüfzellen benötigt. Mit dem im Signalpfad zwischen den Anschlüssen I und O liegenden Multiplexer MUX1 können im Normalbetrieb die Eingangssignale und im Testbetrieb die Testdaten des Boundary-Scan durchgeschaltet werden. I und O bilden dabei Anschlüsse des elektronischen Bausteins bzw. des Bausteinkerns. Im Normalbetrieb wirkt allein der Multiplexer MUX1 auf den Signalpfad. Im Testbetrieb, der mit Hilfe des Anschlusses Mode aus dem Bus TAP der Ablaufsteuerung eingestellt wird, werden die in der Speicherzelle L2 gespeicherten Daten über den Inverter I2 zum Ausgang O durchgeschaltet. Die Speicherzelle L2 ist dabei als Latch aus zwei gegeneinander geschalteten Invertern aufgebaut. Über einen zweiten Multiplexer MUX2 können Signale vom Bausteinkern bzw. vom Bausteinanschluß I, Testdaten über den Anschluß TDI oder über den Anschluß MC ein Herstellercode in eine Speicherzelle L3 eingelesen werden. Die Steuerung des Multiplexers erfolgt mit Signalen, die über den Busanschluß TAP von der Ablaufsteuerung geliefert werden. So steuert ein Anschluß Load über den Transistor TI den Anschluß I zur Prüfzelle L3 durch, das Signal Shift über den Transistor TTD die Testdaten am Anschluß TDI zur Speicherzelle L3 durch und ein Steuersignal Update übel den Transistor TMC den Anschluß MC mit dem programmierten Herstellercode zur Speicherzelle L3 durch. In der Ablaufsteuerung ist selbstverständlich dafür gesorgt, daß sich die Steuersignale für die Transistoren TI, TTD und TMC nicht überlappen.

Der von der Speicherzelle L3 gespeicherte Wert wird mit Hilfe des Taktsignals CLK aus dem TAP-Bus der Ablaufsteuerung synchron in die Speicherzelle L1 übernommen. Der Multiplexer MUX2 und die Speicherzellen L1 und L3 bilden den Schiebepfad des Boundary-Scan. Entsprechend wird der Ausgangsanschluß der Speicherzelle L1 über den Inverter I1 an den Testdatenausgang TDO gelegt. Der Ausgang der Speicherzelle L1 wird über den vom Anschluß Update gesteuerten nicht näher bezeichneten Transistor in die Speicherzelle L2 übernommen und über den Inverter I2 an einen Datenanschluß des Multiplexers MUX1 gelegt. Gleichzeitig wird der Herstellercode in die Prüfzelle bzw. Prüfzellen übernommen, was mit dem Rücksetzen der Zellen vergleichbar ist.

Der Herstellercode, d. h. ein Rücksetzwert von VDD oder VSS, ist am Anschluß MC angelegt. Das die Rücksetzung der Registerzellen ermöglichende Steuersignal am Anschluß Update des Busses TAP der Ablaufsteuerung sorgt dann dafür, daß dieser Herstellercode in die Registerzelle bzw. die Speicherzelle L3 eingelesen wird. Da jede Prüfzelle des Boundary-Scan mit einer derartigen Registerzelle ausgestattet ist, läßt sich auf diese Weise ein Herstellerregister mit mindestens der Bitbreite der Prüfzellen implementieren, dessen Daten seriell auslesbar sind. Da die Boundary-Scan-Prüfzellen sowieso im Anschlußbereich des Bausteins Platz beanspruchen, fällt die erfindungsgemäß vorgesehene Implementierung des Herstellerregisters nur nicht ins Gewicht. Für den Bausteinkern des elektronischen Bausteins wird kein zusätzlicher Platz benötigt.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektronischer Baustein mit einer Schieberegisterprüfarchitektur (Boundary-Scan), die Prüfzellen enthält, gekennzeichnet durch eine Registerzelle (L3) in einer Prüfzelle (2), die mit einem Herstellerdatum (MC) programmierbar ist.
  2. 2. Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellerdatum mit einem Multiplexer (MUX2) in die Registerzelle einlesbar ist, dessen andere Dateneingänge (I, TDI) mit einer benachbarten Prüfzelle (2) sowie einem internen oder externen Bausteinanschluß (I1 bis I16) verbunden sind.
  3. 3. Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Registerzelle (L3) im Schiebepfad der Prüfzelle liegt.
  4. 4. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Registerzelle in Serie zu einer synchron steuerbaren Speicherzelle (L1) liegt.






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