CN103903651B

CN103903651B - 双线串行端口内建自测电路及其通讯方法

Info

Publication number: CN103903651B
Application number: CN201210571704.5A
Authority: CN
Inventors: 黄昊; 雷东梅
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: CN103903651A

Abstract

本发明公开了一种双线串行端口内建自测电路用于对存储器进行测试，包括：端口模块，将测试仪传入的数据和读写控制信号并行发送给控制模块；复位线用于接收复位信号对电路初始化复位，使能线输出测试使能信号用于使能测试电路；双线串行总线包括：时钟线和数据线；控制模块包括：ID寄存器、状态寄存器、命令寄存器和测试寄存器；控制模块接受所述时钟线和复位线的控制，还具有外部时钟线接收外部时钟，其将控制信号发送至被测电路。本发明还公开了一种利用所述内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法。本发明的内建自测电路，能节省测试资源。本发明的通讯方法能减少测试通讯线以及测试指令通讯占用的时间，能提高测试效率，减少测试资源浪费。

Description

双线串行端口内建自测电路及其通讯方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种用于对存储器进行测试的双线串行端口内建自测电路。本发明还涉及一种利用所述双线串行端口内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法。

背景技术

集成电路内建自测试电路(BIST)的测试功能，是由外部测试仪通过串行端口发送测试序列（即测试命令），通过内建自测试电路内部解码，变成对被测电路的控制信号的序列，然后由测试电路自动执行相应的功能。测试检查在内部完成，而和外部的通讯由串口完成，外接的引脚非常少。

在现有内建自测试电路系统中，测试仪与内建自测试电路通讯是三条通讯线。除了时钟线、数据线以外还有一个同步信号线，来对命令进行同步，如图1所示，以标记命令开始的同步脉冲。另外现有内建自测试电路的指令多为了压缩指令长度，采用了不等长的模式，造成使用上的诸多不便。

在读存储器和写存储器的时候，因为有操作时间，所以现有的部分产品设计方案需要发两条指令才能进行读写，否则在指令中就会有等待执行的多余时间。测试仪与内建自测试电路的通讯采用三线通讯方案占用太多的测试资源问题，特别是在对大量的芯片同测时浪费的测试资源更为可观。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能采用两线通讯能支持连续读写的双线串行端口内建自测电路，能节省测试资源。本发明还提供了一种利用所述双线串行端口内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法。本发明的内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法能减少测试指令通讯占用的时间，能提高测试效率，减少测试资源浪费。

为解决上述技术问题，本发明的双线串行端口内建自测电路，包括：

端口模块，将测试仪传入的数据和读写控制信号并行发送给控制模块，通过复位线、使能线和双线串行总线与测试机相连与测试仪相连；

其中，复位线用于接收复位信号对电路初始化复位，使能线输出测试使能信号用于使能测试电路；双线串行总线包括：时钟线用于同步数据，数据线用于与测试仪通讯；

控制模块包括：ID寄存器用于存放电路的硬件信息，状态寄存器用于表示BIST（内建自测电路）工作状态，命令寄存器用于控制命令的执行，测试寄存器用于控制测试控制信号；

控制模块接受所述时钟线和复位线的控制，还具有外部时钟线接收外部时钟，其将控制信号发送至被测电路。

一种采用所述双线串行端口内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法，包括：

采用两根协议线，时钟线和数据线连接在测试仪和双线串行端口内建自测电路之间；

双线串行总线接受测试仪的复位命令后，通过对被测电路进行操作然后观察相应确认进入正常通讯状态；

数据线状态分为空闲和数据传输，其传输的数据每帧分为三个子区段，包括请求段、应答段和数据段，不同方向的数据段之间插入一个转换周期用于切换数据方向，此转换周期能通过可寻址的寄存器设定；

数据线空闲状态：由测试仪控制数据线，并下拉至低电平进入空闲状态。在内建自测电路内部执行命令时，总线也进入空闲状态，能接受其它命令查询；

数据线数据传输状态：其中又包括：指令开始：在前一命令完成或进入空闲状态的条件下，以一个开始字“1”表示开始；请求结束：以结束字“0”结束，以泊靠字“1”准备控制转换；以及应答（测试电路控制）、写数据和读数据子状态；

数据线每一帧命令以开始字“1”开始，数据段结束后一帧命令传输结束，若无新的一帧命令传输则插入空闲状态用于填充与下一帧命令之间的空闲；

请求段包括读写位、地址位、结束位、和泊靠位，地址位为寄存器地址；

应答段根据发请求时的双线串行总线状态和地址正确性测试电路来确定返回不同的应答代码；应答段包括两个字，根据不同的处理方式分为四种代码：无响应、地址出错、等待状态和接受响应代码。

所述数据传输命令为对寄存器操作指令，并且请求段和应答段相位等长，数据段长度是存储器字节宽度的整数倍，分为单字节和多字节的读写；

所述对被测电路进行操作为读取被测电路ID寄存器；

在一帧命令中一个请求段能跟随多个字节的数据段，并且读写字节个数能通过可寻址的寄存器设定。

本发明的双线串行端口内建自测电路相比较现有的三线内建自测电路，节省了一个端口，减少了测试资源，特别是在对大量的芯片同测时节省的资源更为可观。本发明双线串行端口内建自测电路测试的通讯方法支持连续读存储器连续写写缓存的方式，即一条指令中数据相位是连续的字节，相对原有测试通讯方法一次请求只能跟随一个字节数据方式，效率大大提高。例如：请求相位是8个字，时钟周期是100纳秒，则连续写256个字节的存储器缓存可以节省（256-1）×8×0.1=204微秒。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1目前现有通讯方案协议示意图。

图2是本发明自测电路的结构示意图。

图3是本发明通讯方法的指令格式示意图。

图4a是写寄存器指令格式示意图

图4b是读寄存器指令格式示意图

图4c是连续写时数据段由测试机发送连续的数据格式示意图。

图4d是连续读时数据段由测试电路连续发送数据格式示意图。

图4e是内部执行命令格式示意图。

图5是复位命令格式示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明双线串行端口内建自测电路用于对存储器进行测试，包括：

控制模块包括：ID寄存器用于存放电路的硬件信息，状态寄存器用于表示BIST工作状态，命令寄存器用于控制命令的执行，测试寄存器用于控制测试控制信号；

为本发明双线串行端口内建自测电路的通讯方法一实施例，采用所述内建自测电路实施还包括被测电路和测试仪。测试电路分为端口模块和控制模块，端口模块通过复位线、使能线和双线串行总线与测试仪相连，其中复位信号用于电路初始化复位，测试使能信号用于使能测试电路，时钟线用于同步数据。数据线用于与测试仪的通讯。端口模块将测试机传入的数据及读写控制信号并行发送给控制模块。控制模块的控制信号连接被测电路，被测电路包括存储器和各IP模块。

控制模块中的ID寄存器用于存放电路的硬件信息（比如功能配置选项，产品类型编号等），状态寄存器用于表示BIST工作状态，命令寄存器用于控制开始一个命令的执行，测试寄存器用于控制测试控制信号。

数据线状态分为位：空闲，数据传输（又分为：指令开始，请求结束，应答，写数据，读数据，等子状态）。

数据线在任意状态下都可以由复位命令复位，之后内建自测电路进入准备状态，准备状态后必须马上读ID寄存器，之后进入正常状态。

只有在空闲状态或上一帧命令结束，能发送新一帧命令，其命令以开始字“1”开始，结束时插入空闲状态，也能立即开始另一帧指令。

本实施例的数据传输的指令有三个段，分别是请求段、响应段、数据段，其中测试仪和接口互相交换总线控制权，即改变传输方向，通过泊靠字完成，转换周期长度可以根据需要设定。转换过程为无论哪端为输入时，都先把原先输出的一段变为输入，使其两端同时都为输入，然后再使原先输入的一端变为输出。可以以一个下拉电阻使电位为低，以至于两边都为输入时不会短路，且总线为低对应的响应为无响应。

在执行内部操作时，在通讯帧结束时插入空闲状态，数据线交由测试仪控制，期间若不执行命令，数据线置低，等待期间若发送命令，则响应段返回等待响应00。

应答段包括两个字，根据不同的处理方式分为三种代码，包括等待状态00（正在执行其它内部执行指令），地址出错01（地址不存在），接受响应代码10和无响应11（通讯错误）。相应的处理方式可以分为再次尝试，和停止，以及继续。

本发明通讯方法的指令为格式统一的对寄存器操作指令，指令长度一致或数据段为字节长度的倍数，其区域划分如图2所示，其中第二位读写位控制读写操作，停止位用来表示请求结束，泊靠位来释放总线。地址位5-0用来表示寄存器地址（6位地址64个地址空间用于存放控制被测IP的控制寄存器）。数据区域为读数据或写数据，每个字节为8个字，或者是此字数可定义（即字节长度视存储器字节长度而定）。

具体的命令格式和执行如下：

1、如图4a所示，写寄存器指令，发送一个请求段（包括写地址）之后，会有一个转换周期，然后有一个响应段，如果正常接收则相应10B，在响应段之后有一个转换周期，并继续接下来的写一个字节的数据段。如果BIST正在执行其它内部操作，会响应00B表示需要等待执行结束；如果写寄存器地址出错，会响应01B；而如果总线通讯出现故障，总线无论右测试机控制还是BIST控制还是响应都是11B。然后可以进入空闲状态或接受新的命令。

2、如图4b所示,读寄存器指令，发送一个请求段（包括读地址）之后，会有一个转化周期，然后有一个响应段如果正常接收则相应10B，并继续接下来的读数据段，之后有一个转换周期。如果正在执行其它内部操作，会响应00B表示需要等待执行结束；如果写寄存器地址出错，会响应01B；而如果总线通讯出现故障，总线无论右测试机控制还是BIST控制还是响应都是11B。然后可以进入空闲状态或接受新的命令。

3、如图4c所示连续写时数据段由测试机发送连续的数据，响应代码和单字节写一致。不同于单字节写（非一个字节），写的个数由一个在端口模块中的寄存器来确定。其中连续读或连续写每个字节之间插入一个填充字，以用于区分复位序列。

4、如图4d所示,连续读时数据段由测试电路连续发送数据，响应代码和单字节读一致。不同于单字节读，被测电路地址变化由测试电路内部决定，读的个数由一个在端口模块中的寄存器来确定（非一个字节）。

5、如图4e所示,内部执行命令，当命令寄存器被赋值之后，如果是内部执行命令，BIST将会进入执行阶段，此时端口使用权释放给测试仪，此时可以输入命令，但会返回忙响应。

6、如图5所示，在本实施例中复位命令为25个高电平的复位序列可以复位BIST状态。因此，在多个芯片同测时可以使用此复位序列使各芯片总线状态一致，能保证同测同步。

本实施例中的命令除了复位命令以外都是对命令寄存器的操作，写命令寄存器就可以执行相应的操作。本实施例支持自动比对，IP参数自动装载调校等功能。执行此类功能时，在数据段之后，测试电路会进入执行阶段，而总线可以的进入空闲状态。此时发送查询结果寄存器的命令，响应段会通知主机目前正在执行操作，而不返回结果。执行结束后，查询状态寄存器即可获得接受响应并返回相应的执行结果。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种采用双线串行端口内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法，所述双线串行端口内建自测电路包括：端口模块，将测试仪传入的数据和读写控制信号并行发送给控制模块，通过复位线和使能线与测试机相连，通过双线串行总线与测试仪相连；其中，复位线用于接收复位信号对电路初始化复位，使能线输出测试使能信号用于使能测试电路；双线串行总线包括：时钟线用于同步数据，数据线用于与测试仪通讯；控制模块包括：ID寄存器用于存放电路的硬件信息，状态寄存器用于表示BIST工作状态，命令寄存器用于控制命令的执行，测试寄存器用于控制测试控制信号；控制模块接受所述时钟线和复位线的控制，还具有外部时钟线接收外部时钟，其将控制信号发送至被测电路；其特征是：

数据线状态分为空闲和数据传输，其传输的数据每帧分为三个子区段，包括请求段、应答段和数据段，不同传输方向的段之间插入一个转换周期用于切换数据方向，此转换周期能通过可寻址的寄存器设定；

请求段包括读写位、地址位、结束位、和泊靠位，地址位为寄存器地址，所述泊靠位用于释放总线；

2.如权利要求1所述采用双线串行端口内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法，其特征是：

所述数据传输命令为对寄存器操作指令，并且请求段和应答段相位等长，数据段长度是存储器字节宽度的整数倍，分为单字节和多字节的读写。

3.如权利要求1所述采用双线串行端口内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法，其特征是：所述对被测电路进行操作为读取被测电路ID寄存器。

4.如权利要求3所述采用双线串行端口内建自测电路对存储器进行测试的通讯方法，其特征是：在一帧命令中一个请求段能跟随多个字节的数据段，并且读写字节个数能设定。