1. 概要

在测试自动化领域，BSI指的是Boundary Scan Inspector，顾名思义，是基于边界扫描技术（Boundary Scan）用于测试和诊断集成电路（IC）的用以实现测试自动化的设备。

2. BSI

• 定义：Boundary Scan Inspector（BSI）是边界扫描技术中的一种工具或设备，用于执行边界扫描测试，以检测和诊断集成电路（IC）及其互连的故障。
• 作用：BSI通过边界扫描技术，能够访问和控制芯片内部的信号线，从而实现对芯片及其互连的全面测试和诊断。

2.1. 工作原理

• 边界扫描技术：边界扫描技术通过在芯片的边界上添加边界扫描电路（Boundary Scan Cells），形成扫描链（Scan Chain），实现对芯片内部信号线的访问和控制。这些扫描单元与芯片内部的逻辑电路相连，形成一个环形的扫描路径。
• BSI的工作流程：
  1. 进入测试模式：BSI通过输入特定的测试模式选择信号，将芯片切换到测试模式。
  2. 扫描链配置：BSI将测试模式下的控制数据从边界扫描输入（BSI输入）输入到扫描链中，通过边界扫描输出（BSO）将扫描链中的数据输出到外部。
  3. 测试数据输入：BSI将测试数据输入到边界扫描输入中，通过扫描链将数据传递到芯片内部的逻辑电路中。
  4. 测试激励和观测：BSI通过激励信号激励芯片内部的逻辑电路，并通过观测信号观测电路的输出结果。
  5. 测试结果输出：BSI将观测结果通过扫描链传递到边界扫描输出中，输出到外部进行分析和判断。
  6. 退出测试模式：测试结束后，BSI将芯片切换回正常工作模式。

2.2. 应用场景

• 芯片生产测试：BSI可以用于对芯片进行生产测试，通过激励和观测芯片内部逻辑电路，检测芯片是否正常工作以及是否存在故障。
• 芯片故障诊断：当芯片出现故障时，BSI可以通过观测结果的分析，帮助定位故障发生的位置，加快故障诊断的速度。
• 芯片验证：在芯片设计和验证阶段，BSI可以用于验证芯片内部逻辑电路的正确性，确保芯片设计符合预期的功能和性能要求。
• 系统级测试：在板级集成后，BSI还可以通过对板上可编程逻辑器件（如CPLD）或闪存的在线编程，实现系统级的测试。

2.3. 特点与优势

• 高效性：BSI通过边界扫描技术，能够实现对芯片及其互连的快速测试和诊断，提高测试效率。
• 准确性：BSI能够精确地定位和诊断芯片及其互连的故障，提高测试的准确性。
• 灵活性：BSI支持多种测试模式和测试数据，能够适应不同类型的芯片和测试需求。
• 非破坏性：BSI的测试过程对芯片及其互连没有破坏性，可以确保测试后的芯片仍然能够正常使用。

综上所述，Boundary Scan Inspector（BSI）作为边界扫描技术中的一种重要工具或设备，在测试自动化领域具有广泛的应用前景和重要的价值。它通过边界扫描技术实现对芯片及其互连的全面测试和诊断，为芯片的生产测试、故障诊断、验证以及系统级测试提供了有效的解决方案。

3. Dummy卡

在测试自动化领域，与BSI（Boundary Scan Inspector，边界扫描检测器）相关联的Dummy卡起着至关重要的作用。Dummy卡，作为一种特殊的测试卡或模块，在边界扫描测试中扮演着关键角色。以下是Dummy卡在与BSI配合使用时的主要作用：

1. 组成JTAG链路：

   • Dummy卡内部通常集成有边界扫描芯片，并且每张Dummy卡都对应有相应的JTAG（Joint Test Action Group）信号线。
   • 在边界扫描测试中，多个Dummy卡可以通过JTAG信号线组成JTAG链路，用于对电路板上的芯片进行边界扫描测试。

2. 自检测功能：

   • Dummy卡组成的JTAG链路不仅用于测试电路板上的芯片，还具备对Dummy卡自身的检测能力。
   • 通过特定的自检测链路和检测方式（如单链自检测、分组检测、灵活检测等），可以定位到链路中不通的Dummy卡或线路，便于快速检修。

3. 提高测试效率与精度：

   • 使用Dummy卡可以实现对电路板芯片的快速、准确测试。通过JTAG链路，测试数据可以高效地传递给BSI进行分析和处理。
   • Dummy卡的自检测功能减少了人工排查故障的时间，提高了测试效率。
   • 同时，由于边界扫描技术能够直接访问和控制芯片内部的信号线，因此测试精度也得到了显著提升。

4. 适应不同测试需求：

   • Dummy卡的设计通常具有一定的灵活性，可以根据不同的测试需求进行配置和调整。
   • 例如，通过调整Dummy卡的数量和排列方式，可以适应不同规模和复杂度的电路板测试。
   • 此外，Dummy卡通过与BSI配合使用，实现更全面的测试覆盖。

综上所述，Dummy卡在与BSI配合使用时，主要起到组成JTAG链路、实现自检测功能、提高测试效率与精度以及适应不同测试需求的作用。这些作用共同确保了边界扫描测试的有效性和可靠性，为电路板的测试和调试提供了有力的支持。

4. 相关国际标准

在边界扫描测试及其相关领域，存在多个国际标准，这些标准由国际电工委员会（IEC）、国际标准化组织（ISO）等机构制定和发布。以下是一些与边界扫描测试紧密相关的国际标准：

4.1 IEEE 1149.1系列标准

• 标准名称：IEEE Std 1149.1-xxxx（具体年份可能不同，如1990、1993、1995等）。通常称为JTAG（Joint Test Action Group），由IEEE与JTAG组织合作制定，并于1990年首次发布。IEEE 1149.1-1990是原始标准，后续版本（如IEEE 1149.1a-1993、IEEE 1149.1b-1994【定义BSDL】）对其进行了扩展和补充。

• 标准内容：该系列标准定义了边界扫描测试的基本框架和协议，包括：
  – 测试访问端口（TAP）的引脚和功能，包括TDI（测试数据输入）、TDO（测试数据输出）、TMS（测试模式选择）、TCK（测试时钟）等；
  – 边界扫描单元（BSC）的结构和功能（通过BSC可以对集成电路的引脚进行测试，而无需直接访问内部节点）。通过串行扫描链控制芯片内部的寄存器，可以高效地检测和定位电路板中的故障。；
  – 测试数据的输入和输出方式等。

• 应用领域：IEEE 1149.1系列标准是边界扫描测试领域的基础性标准，它定义了一种标准化的测试方法，通过芯片上设置的测试访问端口（TAP）和边界扫描架构，实现对芯片或电路板的测试和调试。被广泛应用于电子产品的测试和诊断中。

4.2. IEEE 1581标准

• 发布时间与机构：IEEE 1581标准由IEEE于2011年发布。
• 应用领域：该标准定义了一种低成本方法，主要用于测试分立复杂存储器集成电路（IC）的互连。它特别针对那些没有用于测试的附加引脚，并且实施边界扫描（如IEEE Std 1149.1）不可行的存储器IC。
• 标准内容：IEEE 1581描述了兼容IC中测试逻辑和测试模式访问/退出方法的实现规则。它仅限于实现的行为描述，不包括测试逻辑或测试模式控制电路的技术设计。该标准旨在通过指定存储器IC中包含的测试逻辑和测试模式进入/退出方法的实施规则，来改进分立存储器设备的互连测试。

4.3 IEEE 1687标准

IEEE 1687标准，也被称为Internal JTAG（IJTAG）或内嵌控制器访问标准，是电气和电子工程师协会（IEEE）制定的一项重要标准。

应用领域：主要用于测试、调试和访问内嵌在半导体设备中的仪器。

核心内容

IEEE 1687标准的核心内容包括Heirachical Architecture（层级架构）、模块连接语言ICL（Instrument Connectivity Language）和过程描述语言PDL（Procedural Description Language）。其中，ICL和PDL是该标准的两大关键特征描述语言。

• ICL（模块连接语言）：

  • 用于描述设计中IEEE 1687的网络结构（又称IJTAG网络结构），即不同类型嵌入式模块之间的层级连接。
  • 极大地增强了硬件的可扩展性和访问的灵活性。
  • 描述模块间连接的语言，不包括设备内部具体操作的细节。
  • 由Instruments及其Connection描述组成，其中Instruments包含TAP、SIB、TDR及DFT IPs等，是构成1687网络的关键节点；Connection是对Instrument的Keywords、Attribute、Scan_Cell、Interface以及PortsToPorts连接等的描述。

• PDL（过程描述语言）：

  • 高级语言，用于描述对网络硬件结构的具体操作。
  • 目的是方便提供测试向量，简化高级测试向量的创建过程。

应用实例与前景

• 应用实例：IEEE 1687标准在半导体设备的测试、调试和访问控制方面得到了广泛应用。例如，在3D集成电路（3DIC）测试过程中，可以利用IEEE 1687网络实现高效的数据传输和测试控制。
• 发展前景：随着半导体技术的不断发展和复杂性的增加，IEEE 1687标准的应用前景越来越广阔。它将继续在芯片测试、调试和访问控制方面发挥重要作用，并推动相关技术的进一步创新和发展。

综上所述，IEEE 1687标准是一项重要的半导体测试标准，具有广泛的应用前景和重要的技术价值。

4.4. 小结

• IEEE 1149.1：主要用于电路板测试，验证电路板（PCB）上芯片之间的连通性。

• IEEE 1149.1b：定义BSDL。

• IEEE 1581：专注于存储器IC的互连测试

• IEEE 1500：专注于IP核验证，解决芯片内集成越来越多IP核的自测试以及边界验证需求。

• IEEE 1687：提供了内嵌控制器的访问，用于测试、调试等多种功能，是对1149.1和1500协议的扩展，提供更灵活的测试访问。它通过SIB实现星状网络，便于大规模芯片测试；同时，ICL/PDL的引入降低了复杂性，提高了测试效率。

• 其他相关标准：如IEEE 1149.x系列中的其他标准（如IEEE 1149.4、IEEE 1149.6等）…

5. BSDL

BSDL（Boundary Scan Description Language）即边界扫描描述语言，是一种专门用于描述数字集成电路（IC）中边界扫描特性和测试功能的标准化语言，BSDL在IEEE 1149.1b中定义。以下是对BSDL的详细介绍：

5.1. 定义

• 定义：BSDL是边界扫描设备的标准建模语言，用于描述IC中的IEEE 1149.1或JTAG设计电子数据表。这些文件由IC供应商提供，作为其设备规格的一部分。

• 性质：BSDL属于硬件描述语言（VHDL）的一个子集，其语法符合VHDL的标准，但专门用于边界扫描应用。它本身不是一种通用的硬件描述语言，而是与软件工具结合使用，用于测试生成、结果分析和故障诊断。

• 作用：

  1. 定义边界扫描链结构：BSDL描述文件详细定义了芯片的边界扫描链结构，包括输入输出端口、边界扫描单元和寄存器的功能和访问方式。
  2. 提供测试信息：通过BSDL文件，工程师可以了解芯片的测试能力和特性，为编写测试程序和生成测试向量提供关键信息。
  3. 支持标准化测试：BSDL作为一种标准化的描述语言，使不同厂商的测试设备和工具能够兼容和支持各种芯片，从而实现高效的测试和故障诊断。

• 重要性：

  1. 提高测试效率：BSDL文件的使用可以大大简化测试过程，提高测试效率和准确性。
  2. 促进电子行业一致性：BSDL的标准化促进了整个电子行业在边界扫描测试方面的一致性，有助于降低测试成本和提高产品质量。
  3. 支持多芯片系统测试：BSDL文件可以描述芯片之间的连接和通信方式，从而实现多芯片系统的全面测试，这对于高度集成的系统级芯片和多芯片模块的测试非常重要。

5.2. 内容与结构

BSDL文件通常包含以下信息：

• 芯片的基本信息：如芯片名称、型号、支持的最大TCK频率等。
• 管脚定义：包括每个管脚的类型（如VCC、GND、CLK）、名称及序号，以及管脚的输入输出属性（如输入、输出、双向）。
• 寄存器描述：包括所有可用的命令寄存器和数据寄存器，以及它们的访问方式和功能。数据寄存器还可能包含预设值，如器件的IDCODE。
• 边界扫描链结构：详细描述了芯片的边界扫描链结构，包括边界扫描单元的连接方式和功能。

5.3. 获取与使用

• 获取方式：BSDL文件通常由IC供应商提供，并作为其设备规格的一部分。用户可以从供应商的官方网站或专门的BSDL库（如BSDL Library）中获取所需的BSDL文件。
• 使用方式：工程师可以使用BSDL文件与自动化测试工具结合，生成测试程序和测试向量，然后对芯片进行边界扫描测试。通过测试结果的分析和故障诊断，可以及时发现和修复芯片中的问题。

综上所述，BSDL作为一种标准化的边界扫描描述语言，在数字集成电路的测试和诊断领域发挥着重要作用。它提高了测试效率和准确性，促进了电子行业的一致性，并支持多芯片系统的全面测试。

5.4 实例

以下是一个BSDL文件的例子，该文件描述了Xilinx CPLD XC95144的边界扫描实现（由于文件内容较长且具体细节可能涉及专业数据和格式，这里只提供一个简化的示例框架）：

-- BSDL文件开始
-- 文件描述：Xilinx CPLD XC95144的边界扫描描述
-- 制造商：Xilinx
-- 器件型号：XC95144

-- 逻辑端口说明
-- 描述与设备的每个连接，可用于边界扫描的端口被描述为'in', 'out', 'inout'或'buffer'
-- ...（此处省略具体端口描述）

-- ID代码声明
-- 描述器件ID寄存器的内容，提供制造商、部件号和硅版本等信息
IDCODE : "01001011" ; -- 示例ID代码

-- 器件封装引脚映射
-- 将每个端口的符号名称映射到物理引脚，并识别任何未连接的引脚
-- ...（此处省略具体引脚映射）

-- 扫描端口识别（TAP）
-- 定义JTAG引脚（TMS, TCK等）
TAP : { TMS, TCK, TDI, TDO, TRST } ; -- 示例JTAG引脚定义

-- 指令寄存器描述
-- 提供指令寄存器的长度，并列出必须放置在寄存器中以执行每个边界扫描操作的二进制操作码
INSTRUCTION_REGISTER_LENGTH : 8 ; -- 示例指令寄存器长度
INSTRUCTION_CODES : {
    BYPASS    : "0000",
    SAMPLE    : "0001",
    -- ...（此处省略其他指令代码）
} ;

-- 寄存器访问描述
-- 定义每个JTAG指令将在TDI和TDO之间放置哪个寄存器
-- ...（此处省略具体寄存器访问描述）

-- 边界寄存器描述
-- 提供边界扫描寄存器的大小，并描述它使用的单个单元
BOUNDARY_REGISTER_SIZE : 144 ; -- 示例边界寄存器大小
BOUNDARY_UNIT : {
    -- ...（此处省略边界单元描述）
} ;

-- 符合IEEE 1149.6的组件（如果有）
-- 提供有关支持电容耦合数字信号且符合IEEE 1149.6标准的任何单元的信息
-- ...（此处根据具体情况填写）

-- BSDL文件结束

请注意，上述示例仅为一个简化的框架，实际的BSDL文件会包含更多的详细信息和具体的参数描述。为了获取准确的BSDL文件内容，建议直接访问芯片制造商的官方网站或相关资源库，并下载对应器件的BSDL文件。

此外，BSDL文件通常与边界扫描测试系统（如XJTAG）配合使用，以确定如何访问JTAG链中的设备，并执行相应的边界扫描测试。因此，在使用BSDL文件时，需要确保其与测试系统和被测设备兼容。

6. 相关厂商和产品

市场上成熟的BSI（Boundary Scan Inspector）产品和dummy卡产品各有其特点和应用领域。以下是对这两类产品的详细归纳：

6.1 BSI（Boundary Scan Inspector）产品

根据MARKET MONITOR GLOBAL, INC (MMG)的调研报告显示，全球市场边界扫描仪主要厂商有是德科技、珠海博杰电子、GÖPEL Electronic、Corelis、天驰信息科技、ABI Electronic、JTAG Technologies、Digitaltest、Test Research, Inc.、Teradyne等。这些厂商提供的BSI产品具有高性能、高可靠性和高灵活性等特点，能够满足不同领域的测试需求。

一款好的BSI产品可能具备以下特点：

• 先进的测试技术：采用最新的边界扫描技术，能够实现对PCB上芯片间互连的精确测试。
• 广泛的兼容性：支持多种类型的芯片和PCB，适应不同领域的测试需求。
• 用户友好的界面：提供直观易用的操作界面，降低测试难度和提高测试效率。
• 强大的数据分析功能：能够对测试数据进行深入分析和处理，帮助用户快速定位问题所在。

6.2 Dummy卡产品

Dummy卡，通常指的是在特定应用场景下，为了模拟真实卡的存在而设计的卡片。这类产品在不同领域有着广泛的应用，如电子设备测试、系统调试等。然而，由于Dummy卡的具体功能和用途因应用场景而异，因此市场上的Dummy卡产品也呈现出多样化的特点。

在一些特定领域，如游戏机或电子设备测试中，Dummy卡可能用于模拟真实游戏卡或存储卡的存在，以测试设备的读卡功能或兼容性。这些Dummy卡通常具有与真实卡相似的外观和接口，但内部可能并不具备实际的存储或通信功能。

对于Dummy卡产品，市场上并没有统一的品牌或型号。用户在选择时，需要根据具体的应用场景和功能需求进行定制化和选择。一些知名的电子产品制造商或配件供应商可能会提供针对特定设备或系统的Dummy卡产品。

综上所述，市场上成熟的BSI产品和Dummy卡产品各有其特点和应用领域。用户在选择时，需要根据具体的需求和应用场景进行综合考虑和选择。同时，对于BSI产品，由于其技术性和专业性较强，建议用户在购买前咨询专业人士或机构以获取更准确的建议和指导。