DE4225204C2 - Schieberegisterzelle einer Prüfschaltung zur Implementierung einer taktgesteuerten Schieberegisterprüfarchitektur(Boundary-Scan) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schieberegisterzelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schieberegisterzelle ist aus der EP 0 358 376 A2 bekannt. Der hohe Komplexitätsgrad von integrierten Schaltungssystemen und die erreichte Miniaturisierung im Bereich der Verbindungs- und Aufbautechniken elektronischer Baugruppen lassen die als konventionelle Prüfverfahren bekannten Funktions- und "In-Circuit"-Tests immer häufiger nur mit unwirtschaftlichem Aufwand zum Einsatz kommen. Zunehmend an Bedeutung gewinnt deshalb eine andere Art von Prüfverfahren, das eine zusammen mit einer Schaltung auf einem elektronischen Baustein integrierte Prüfschaltung verwendet und als "Boundary-Scan- Verfahren" bekannt ist. Ein wesentliches Charakteristikum bei dieser Prüfschaltung ist ein zwischen den Bausteinanschlüssen und den Schaltungsanschlüssen eingefügtes Schieberegister, das die serielle Einstellung und Beobachtung aller Bausteinanschlüsse ermöglicht. Über eine normierte Schnittstelle kann dieses Schieberegister auf dem Baustein gesteuert und die Schieberegister mehrerer Bausteine können auf einer Baugruppe z. B. zu einer Ringstruktur miteinander verbunden werden. Damit lassen sich auf einer Baugruppe Testdaten ein- und ausschieben, wodurch sowohl eine die einzelnen Bausteine als auch deren Verbindungsleitungen betreffende Fehlerlokalisierung ermöglicht wird.

Über prüftechnikspezifische Bausteinanschlüsse kann die "Boundary-Scan-Prüfschaltung" eines Bausteins entspre­ chend dem "IEEE-Standard 1149.1" auf unterschiedliche Betriebsweisen eingestellt werden.

Grundlagenkenntnisse zum "Boundary-Scan-Verfahren" als auch zum Aufbau der bausteininternen Prüfschaltung und insbesondere zum Aufbau der zur Bildung des Schiebere­ gisters dienenden Schieberegisterzellen sind z. B. aus der Zeitschrift Electronik 9, 28.04.1989, "Der JTAG-Boundary- Scan", J. Maierhofer und B. Müller oder aus "Selbsttest digitaler Schaltungen" 1990, Oldenbourg-Verlag München, ISBN 3-486-21765-8, M. Gerner, B. Müller, G. Sandweg zu beziehen.

Aufgrund des noch relativ wenig verbreiteten "Boundary- Scan-Prüfverfahrens" ist die Anzahl von Bausteintypen, die mit einer entsprechenden Prüfschaltung versehen sind, bisher noch gering. Im allgemeinen sind deshalb auf Bau­ gruppen mit Bausteinen, die eine Boundary-Scan-Architektur aufweisen, derzeit auch noch konventionelle Bausteine ohne Boundary-Scan-Architektur angeordnet, so daß die gesamte Baugruppe nicht ausschließlich mit dem "Boundary-Scan- Prüfverfahren" geprüft werden kann und in der Regel noch ein konventionelles Prüfverfahren zusätzlich erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst universell einsetzbare Schieberegisterzelle anzugeben, die die Voraussetzungen schafft um, von einem betreffenden elektronischen Baustein aus, eine Prüfung anderer, auf der gleichen Baugruppe befindlichen Bausteine, die keine Boundary-Scan-Prüfschaltung aufweisen, durchzuführen oder zumindest zu unterstützen.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs nach Patentanspruch 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan­ spruchs 1.

Der zur Erfindung führende Gedanke beruht darauf, die in einer "Boundary-Scan-Prüfschaltung" nach dem Standard (IEEE Standard 1149.1) vorgesehenen Schieberegisterzellen durch Schaltelemente so zu ergänzen, daß die Schiebere­ gisterzellen zusätzlich zu den im Standard vorgegebenen Betriebsmodi in einen weiteren Betriebsmodus geschaltet werden können, in dem eine Sequenz von Schieberegister­ zellen ein rückgekoppeltes Schieberegister bilden, das sich zur Erzeugung von pseudozufälligen Bitmustern oder zur Auswertung von Testantworten (Signaturbildung) eignet.

Die Erzeugung von Testmustern bzw. die Signaturbildung mit Hilfe von rückgekoppelten Schieberegistern ist für sich aus der bereits eingangs genannten Literaturstelle "Selbsttests digitaler Schaltungen" Seite 91-173 bekannt.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Schieberegisterzelle kann gleichermaßen als Ausgangszelle zur Verbindung eines Schaltungsausganges mit einem Bausteinanschluß oder als Eingangszelle zur Verbindung eines Bausteinanschlusses in Richtung auf einen Schaltungseingang verwendet werden. Be­ sonders vorteilhaft ist dabei, daß die Schieberegister­ zelle, unabhängig von ihrem Einsatz als Ein- oder Aus­ gangszelle, umschaltbar zur Testmustererzeugung oder zur Signaturbildung dient.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Patentansprüche 2 bis 6 betreffen eine Schaltungsan­ ordnung zur Realisierung einer nach der Erfindung ausge­ bildeten Schieberegisterzelle, deren Vorteile darin zu sehen sind, daß sich alle Schieberegisterzellen im Sinne einer strengen Modularität unabhängig von ihrer Position in einem rückgekoppelten Schieberegister in ihrem Schal­ tungsaufbau, d. h. in der Art der verwendeten Schaltele­ mente und deren Verdrahtung gleichen. Diese Schaltungs­ anordnung eignet sich deshalb besonders für Logikbau­ steine, bei denen die Position einer betreffenden Schiebe­ registerzelle in einem rückgekoppelten Schieberegister durch Programmierung festgelegt werden kann.

Die Patentansprüche 7 bis 11 betreffen eine schaltungs­ technisch optimierte Anordnung zur Realisierung einer nach der Erfindung ausgebildeten Schieberegisterzelle, deren Vorteile in einem geringeren Schaltelementebedarf und einer damit erzielbaren kürzeren Signaldurchlaufzeit liegen.

Die Unteransprüche 12 und 13 beziehen sich auf eine Ver­ wendung der Schieberegisterzelle als Eingangs- bzw. Ausgangszelle und den dabei jeweils einstellbaren Be­ triebsmodi.

Beide Betriebsmodi lassen sich mit einer nach der Erfin­ dung ausgebildeten Schieberegisterzelle aufgrund der Um­ schaltbarkeit der Schieberegisterzelle problemlos reali­ sieren.

Aufgrund der universellen Einsetzbarkeit, den eine nach der Erfindung ausgebildete Schieberegisterzelle aufweist, eignet sie sich auch als Schaltungszelle für eine Schal­ tungsbibliothek und insbesondere für programmierbare Logikbausteine, auf denen eine "Boundary-Scan-Prüfschal­ tung" bereits im unprogrammierten Zustand vorgesehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild für eine nach dem Standard ausge­ bildete bekannte Schieberegisterzelle,

Fig. 2a eine Blockdarstellung eines elektronischen Bau­ steins mit einer Boundary-Scan-Prüfschaltung zum Bitmustertest interner Speicherelemente,

Fig. 2b eine Blockdarstellung eines elektronischen Bausteins mit einer Boundary-Scan-Prüfschaltung zum Bitmustertest externer Speicherelemente,

Fig. 3 ein rückgekoppeltes Schieberegister mit erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Schieberegisterzellen.

Fig. 4 ein rückgekoppeltes Schieberegister mit einem schaltungstechnisch optimierten Aufbau der Schieberegisterzellen,

Fig. 4a eine Wertetabelle für die Belegung der Steuer­ signale bei verschiedenen Betriebsweisen des rückgekoppelten Schieberegisters nach Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Schaltbild für eine bekannte Schiebe­ registerzelle BSC dargestellt. Die Schieberegisterzelle BSC kann gleichermaßen als Eingangszelle, d. h. zur Verbin­ dung eines Bausteinanschlusses BA in Richtung auf einen Schaltungseingang SE oder als Ausgangszelle, d. h. zur Ver­ bindung eines Schaltungsausganges SA in Richtung auf einen Bausteinanschluß BA verwendet werden. Zur Verbindung eines Schaltungseingangs/-ausgangs SE/SA mit einem Bausteinan­ schluß BA dient ein Signalpfad SIP, der über einen Ein­ gangswähler MUX1 führt. Zur Verbindung mit benachbarten Schieberegisterzellen dient ein Schiebepfad SCP, der von einem Eingangswähler MUX2 mit nachgeschalteter taktgesteu­ erter Kippstufe FF1 gebildet wird. Beide Eingangswähler MUX1, MUX2 haben jeweils einen alternativen Eingang AE. Der Signalpfad SIP ist eingangsseitig an den alternativen Eingang AE des im Schiebepfad SCP befindlichen Eingangs­ wählers MUX2 angeschlossen. Der den Ausgang TDO des Schie­ bepfades SCP bildende Ausgang der taktgesteuerten Kipp­ stufe FF1 ist über eine weitere taktgesteuerte Kippstufe LD2 an den alternativen Eingang AE des im Signalpfad SIP befindlichen Eingangwählers MUX1 angeschlossen.

Fig. 2a zeigt in einer schematischen Darstellung einen elektronischen Bausteines EB mit einer Boundary-Scan- Prüfschaltung und eine auf dem elektronischen Baustein EB befindliche digitalen Schaltung DS, die einen Speicher­ bereich RAM, EPROM,ROM etc. aufweist. Zur Prüfung der auf dem elektronischen Baustein EB befindlichen Speicher ist in einem Bitmusterprüfmodus der Boundary-Scan-Prüfschal­ tung vorgesehen, daß die Eingangszellen, die die Baustein­ anschlüsse BA in Richtung auf Schaltungseingänge SE ver­ binden, zur Bildung eines rückgekoppelten Schieberegisters eingestellt werden. Dieses Schieberegister ist zur Test­ mustererzeugung z. B. als LFSR (linear-Feedback-Shift- Register) ausgebildet. Zur Testantwortauswertung sind die als Ausgangszellen verwendeten Schieberegisterzellen, d. h. die Schieberegisterzellen, die die Schaltungsausgänge SA in Richtung der Bausteinanschlüsse BA verbinden, zu einem rückgekoppelten Schieberegister verbunden, das zur Signa­ turbildung dient und z. B. als MISR (Multiple Input Signature Register) ausgebildet ist.

In Fig. 2b ist ebenfalls in schematischer Weise ein elek­ tronischer Baustein EB mit einer Boundary-Scan-Prüfschal­ tung dargestellt, wobei bei dieser Darstellung ein zweiter Bitmusterprüfmodus der Boundary-Scan-Prüfschaltung ver­ deutlicht werden soll, der darin besteht, Ausgangszellen zur Bildung eines rückgekoppelten Schieberegisters zu konfigurieren, das zur Testmustergenerierung dient und die Testmuster über die Bausteinanschlüsse BA in Richtung zu anderen Bausteinen, z. B. externen Speichern zu übermit­ teln. Im Gegenzug werden die von bausteinexternen Schal­ tungen abgegebenen Bitmuster über die Bausteinanschlüsse BA einem aus Eingangszellen zur Signaturbildung ausgebil­ deten rückgekoppelten Schieberegister zugeleitet.

Da sich die vorliegende Erfindung im wesentlichen darauf beschränkt, eine Schieberegisterzelle anzugeben, die glei­ chermaßen für einen Betriebsmodus nach Fig. 2a und Fig. 2b zu verwenden ist, erscheint es im weiteren nicht erforder­ lich auf die zur Ansteuerung der einzelnen Schieberegister­ zellen erforderlichen Maßnahmen in der Steuerung der Boun­ dary-Scan-Prüfschaltung näher einzugehen. Für den Fall, daß sich der Fachmann ein Bild über die innerhalb der Prüfschaltungssteuerung erforderlichen Maßnahmen machen möchte, wird auf die Anmeldung mit dem Titel "Elektroni­ scher Baustein mit einer taktgesteuerten Schieberegister­ prüfarchitektur (Boundary-Scan)", mit demselben Zeitrang wie die vorliegende Anmeldung verwiesen.

In Fig. 3 ist ein Schaltbild mit vier nach der Erfindung weitergebildeten Schieberegisterzellen dargestellt. Zur Verdeutlichung der zu einer weitergebildeten Schieberegi­ sterzelle ASC gehörenden Komponenten ist die an dritter Stelle in der Figur dargestellte weitergebildete Schiebe­ registerzelle ASC von einer gestrichelten Linie umrandet.

Im weiteren wird, sofern nicht ausdrücklich auf eine ande­ re Bedeutung hingewiesen ist, diese weitergebildete Schie­ beregisterzelle ASC als Schieberegisterzelle bezeichnet.

Die Schieberegisterzelle ASC weist eine in der Figur durch einen mit BSC bezeichneten Block symbolisierte Schaltungs­ anordnung auf, die der in Fig. 1 dargestellten Schaltungs­ anordnung weitestgehend entspricht. Lediglich die in dem Schiebepfad SCP angeordnete taktgesteuerte Kippstufe FF1 ist als rücksetzbare Kippstufe ausgebildet, um im rückge­ koppelten Schieberegister einen reproduzierbaren Ausgangs­ zustand einstellen zu können. Die weitere taktgesteuerte Kippstufe LD2 hat die Funktionsweise eines Latch. Wie im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erläutert, wird ein Schaltungsausgang SA mit einem Bausteinanschluß BA oder ein Bausteinanschluß BA mit einem Schaltungseingang SE über einen Signalpfad SIP miteinander verbunden. An den Schiebepfadeingang TDI der mit BSC bezeichneten Schaltungsanordnung ist ein Eingangswähler MUX3 vorge­ schaltet. Dieser Eingangswähler MUX3 weist einen Standard­ eingang auf, der mit dem Schiebepfadausgang TDO der in Schieberichtung vorhergehenden Schieberegisterzelle ver­ bunden ist. An einem alternativen Eingang AE des Eingangs­ wählers MUX3 ist der Ausgang eines ersten Exklusiv-Oder- Gatters EX1 angeschlossen, das im Falle einer auf die Schieberegisterzelle ASC gerichteten Rückkopplung an einem Eingang mit einem Rückkopplungspfad FB und am anderen Eingang mit dem Ausgang eines weiteren Eingangswählers MUX4 verbunden ist. Für den Fall, daß auf die betreffende Schieberegisterzelle ASC keine Rückkopplung gerichtet ist, kann das erste Exklusiv-Oder-Gatter EX1 entfallen oder der für die Einspeisung des Rückkopplungspfads FB vorgesehene Eingang kann mit einem digitalen "Null-Pegel" verbunden werden.

Der weitere Eingangswähler MUX4 ist an seinem Standard­ eingang mit dem Schiebepfadausgang TDO der in Schieberich­ tung vorhergehenden Schieberegisterzelle verbunden. An seinem alternativen Eingang AE ist der Ausgang eines zwei­ ten Exklusiv-Oder-Gatters EX2 angeschlossen, das eingangs­ seitig mit einem Anschluß an den Eingang des Signalpfades SIP der betreffenden Schieberegisterzelle ASC und mit dem anderen Anschluß an den Schiebepfadausgang TDO der in Schieberichtung vorhergehenden Schieberegisterzelle angeschlossen ist.

Der Eingangswähler MUX3 verbindet in Abhängigkeit des an seinem Schalteingang G1 anliegenden Umschaltesignales FBR den Standardeingang oder den alternativen Eingang AE mit seinem Ausgang. Ebenso ist bei dem Eingangswähler MUX4 in Abhängigkeit des Umschaltesignales SIGR der Standardein­ gang oder der alternative Eingang AE mit dem Ausgang des Eingangswählers MUX4 verbunden.

Für den Fall, daß das Schaltsignal FBR bei dem Eingangs­ wähler MUX3 die Verbindung des Standardeingangs mit dem Ausgang einstellt, entspricht die Schieberegisterzelle ASC in ihrer Funktion der in Fig. 1 dargestellten Schaltungs­ anordnung. Soll jedoch die Schieberegisterzelle ASC zusam­ men mit benachbarten Schieberegisterzellen ein rückgekop­ peltes Schieberegister bilden, das zur Testmustererzeugung oder Signaturbildung verwendet werden kann, so läßt sich dies durch Umschalten des Eingangswählers MUX3 auf den alternativen Eingang AE erzielen. Unter der Annahme, daß der weitere Eingangswähler MUX4 auf seinen Standardeingang geschaltet ist, wird ein linear rückgekoppeltes Schiebe­ register (LFSR) gebildet, in dem der Schiebepfadausgang TDO der an letzter Stelle im rückgekoppelten Schieberegi­ ster angeordneten Schieberegisterzelle als Rückkopplungs­ pfad FB über das erste Exklusiv-Oder-Gatter EX1 in den Schiebepfad SCP einer Schieberegisterzelle eingekoppelt sein kann. Auf welche Schieberegisterzellen ASC im rück­ gekoppelten Schieberegister die Rückkopplung gerichtet sein soll, hängt von dem Polynom ab, nach dem das rück­ gekoppelte Schieberegister strukturiert sein soll. In der Regel wird dies bei Erstellung der Schaltung bereits fest­ gelegt.

Durch die in der Fig. dargestellte Rückkopplung wird, wie bereits erwähnt, ein linear rückgekoppeltes Schiebere­ gister gebildet, das zur Testmustererzeugung dient. Im übrigen kann durch geringe schaltungstechnische Weiter­ bildung auch ein nichtlinear rückgekoppeltes Schiebere­ gister (NFSR) erstellt werden. Je nach dem, ob die Schie­ beregisterzellen als Eingangs- oder Ausgangszellen im elektronischen Baustein vorgesehen sind, werden die Test­ muster in den Baustein hinein, wie im Zusammenhang mit Fig. 2a erläutert, oder aus dem Baustein heraus, wie im Zusammenhang mit Fig. 2b erläutert, abgegeben.

Durch Umschalten des weiteren Eingangswählers MUX4 auf seinen alternativen Eingang AE wird aus dem zur Bitmuster­ erzeugung dienenden rückgekoppelten Schieberegister ein rückgekoppeltes Schieberegister zur Signaturbildung (MISR = Multiple Input Signature Register). In Abhängigkeit davon, ob die Schieberegisterzellen ASC als Eingangs- oder Ausgangszellen in einem elektronischen Baustein verwendet sind, dient das rückgekoppelte Schieberegister entweder zur Signaturbildung aus Bitmustern (Testantworten), die von außerhalb des elektronischen Bausteins zugeführt wer­ den, wie im Zusammenhang mit Fig. 2b erläutert, oder die aus einer Schaltung auf dem elektronischen Baustein zuge­ führt werden, wie im Zusammenhang mit Fig. 2a erläutert. Ist die Schieberegisterzelle ASC also als Eingangszelle verwendet, so kann sie in Abhängigkeit des Schaltsignals SIGR für den weiteren Eingangswähler MUX4 zur Testmuster­ erzeugung für bausteininterne Schaltungen oder zur Signa­ turbildung aus bausteinextern zugeführten Bitmustern ver­ wendet werden. Entsprechendes gilt sinngemäß für eine als Ausgangszelle verwendete Schieberegisterzelle ASC, d. h. daß sie dann in Abhängigkeit des Schaltsignals SIGR zur Testmustererzeugung für bausteinexterne Schaltungen oder zur Signaturbildung aus bausteinintern zugeführten Bit­ mustern verwendet wird.

In Fig. 4 ist ein Schaltbild mit vier nach der Erfindung ausgebildeten Schieberegisterzellen (ASC1, . . . ASC4) dar­ gestellt, die bezüglich ihres schaltungstechnischen Auf­ baus gegenüber den im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebe­ nen Schieberegisterzellen optimiert sind. Um die Schalt­ bilder nach Fig. 3 und Fig. 4 hinsichtlich der schaltungs­ technischen Realisierung der Schieberegisterzellen mög­ lichst einfach vergleichen zu können, wurde eine weitest­ gehende Übereinstimmung der Darstellungsweise und der ver­ wendeten Bezugszeichen angestrebt.

Jede der Schieberegisterzellen - zur gegenseitigen Ab­ grenzung sind die einzelnen Schieberegisterzellen in der Figur mit einer gestrichelten Linie umrandet - weist eine mit BSC symbolisierte Schaltungsanordnung auf, die der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung weitestgehend entspricht und, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 bereits erläutert, eine rücksetzbar ausgebildete Kippstufe FF1 im Schiebepfad SCP aufweist. Über einen durch BSC hindurch­ führenden Signalpfad SIP ist ein Schaltungsausgang SA mit einem Bausteinanschluß BA oder ein Bausteinanschluß BA mit einem Schaltungseingang SE verbunden.

Bei der an erster Stelle in Schieberichtung angeordneten Schieberegisterzelle ASC1 ist dem Schiebepfadeingang TDI der mit BSC bezeichneten Schaltungsanordnung eine logische Verknüpfungsanordnung EXOR bestehend aus einem Exclusiv-Nicht-Oder-Gatter EXNOR mit nachfolgendem Ein­ gangswähler MUX3 vorgeschaltet. Der Eingangswähler MUX3 weist einen Standardeingang auf, der mit dem Schie­ bepfadausgang der in Schieberichtung vorhergehenden Schieberegisterzelle (nicht dargestellt) verbunden ist und für die erste Schieberegisterzelle ASC1 als Schiebepfad­ eingang TDI dient. An einem alternativen Eingang AE des Eingangswählers MUX3 ist der Ausgang des Exclusiv-Nicht- Oder-Gatters EXNOR angeschlossen, das an einem Eingang mit einem abschaltbaren Rückkopplungspfad FBS verbunden ist. Mit dem anderen Eingang des Exclusiv-Nicht-Oder- Gatters EXNOR ist der Ausgang eines als Und-Gatter aus­ gebildeten schieberegisterindividuellen zweiten Torele­ mentes TR2 verbunden. Das zweite Torelement TR2 weist im Falle der ersten Schieberegisterzelle ASC1 einen inver­ tierenden Eingang auf, der mit dem eingangsseitigen Signalpfad SIP verbunden ist. Mit einem zur Torsteuerung dienenden Eingang ist das zweite Torelement TR2 mit einer Umschalteleitung SIGR verbunden.

Die der an erster Stelle im rückgekoppelten Schieberegister angeordneten ersten Schieberegisterzelle ASC1 nachfolgen­ den Schieberegisterzellen ASC2, ASC3, ASC4 weisen jeweils eine im Schiebepfad SCP, vor dem Schiebepfadeingang TDI der mit BSC bezeichneten Schaltungsanordnung eingefügte logische Verknüpfungsanordnung EXOR in Form von zwei hintereinander geschalteten Exclusiv-Oder-Gattern EX2, EX1 auf. Das bei der Hintereinanderschaltung an hinterer Stelle angeordnete Exclusiv-Oder-Gatter EX1 ist mit seinem Ausgang an den Schiebepfadeingang TDI der mit BSC bezeich­ neten Schaltungsanordnung angeschlossen. Eingangsseitig ist dieses Exclusiv-Oder-Gatter EX1 mit dem Schiebepfad­ ausgang TDO der in Schieberichtung vorhergehenden Schiebe­ registerzelle verbunden. Das bei der Hintereinanderschal­ tung an erster Stelle befindliche Exclusiv-Oder-Gatter EX2 ist mit einem Eingang an den Ausgang eines als Und- Gatter ausgebildeten schieberegisterindividuellen zweiten Torelementes TR2 angeschlossen. Der andere Eingang des Exclusiv-Oder-Gatters EX2 ist entweder mit dem abschalt­ baren Rückkopplungspfad FBS oder mit einem digitalen Null­ pegel verbunden, abhängig davon, ob auf die betreffende Schieberegisterzelle eine Rückkopplung gerichtet ist.

Das als Und-Gatter ausgebildete zweite Torelement TR2 weist im Gegensatz zu dem in der ersten Schieberegister­ zelle ASC1 befindlichen zweiten Torelement TR2 einen nichtinvertierenden Eingang auf, der mit dem eingangs­ seitigen Signalpfad SIP verbunden ist. Ein weiterer Ein­ gang des zweiten Torelements TR2 dient als Torsteuerein­ gang und ist an die Umschalteleitung SIGR angeschlossen.

Die logische Verknüpfungsanordnung EXOR kann auch als ein einziges Exclusiv-Oder-Gatter mit drei Eingängen ausge­ bildet sein oder im Falle einer nicht auf die betreffende Schieberegisterzelle gerichteten Rückkopplung lediglich durch ein einziges Exclusiv-Oder-Gatter mit zwei Eingängen gebildet sein, von denen der eine mit dem Schiebepfadaus­ gang TDO der vorhergehenden Schieberegisterzelle und der andere mit dem Ausgang des zweiten Torelementes TR2 der betreffenden Schieberegisterzelle verbunden ist.

Der als Rückkopplungspfad FB dienende Schiebepfadausgang TDO der an letzter Stelle im rückgekoppelten Schiebere­ gister angeordneten Schieberegisterzelle ASC4 ist über ein Exclusiv-Oder-Gatter EX3 einem Eingang eines als Und-Gat­ ter ausgebildeten ersten Torelementes TR1 zugeführt. Der Ausgang des ersten Torelementes TR1 ist als abschaltbarer Rückkopplungspfad FBS wenigstens mit der logischen Ver­ knüpfungsanordnung EXOR der ersten Schieberegisterzelle ASC1 verbunden.

Das erste Torelement TR1 kann zugunsten einer modularen Ausgestaltung der Schieberegisterzellen auch als jeweils ein schieberegisterzellenindividuelles Torelement ausge­ bildet sein.

Zur Torsteuerung ist das erste Torelement TR1 an einem Eingang mit einer Freigabeleitung FBR verbunden, die auch auf den Umschalteeingang des Eingangswählers MUX3 in der an erster Stelle im rückgekoppelten Schieberegister ange­ ordneten Schieberegisterzelle ASC1 geführt ist.

Die Schiebepfadausgänge TDO der in Schieberichtung vor der letzten Schieberegisterzelle ASC4 des rückgekoppelten Schieberegisters befindlichen Schieberregisterzellen ASC1, ASC2, ASC3 sind an die Eingänge eines als NOR-Gatter aus­ gebildeten Mehrfachverknüpfungselementes NOR angeschlos­ sen, dessen Ausgang dem im Rückkopplungspfad FB angeord­ neten Exclusiv-Oder-Gatter EX3 zugeführt ist. An einem Eingang des logischen Mehrfachverknüpfungselementes NOR ist eine weitere Umschalteleitung LFS angeschlossen, die zum Abschalten des Ausgangssignales FBM des logischen Mehrfachverknüpfungselementes NOR vorgesehen ist.

Ein Vergleich mit der in Fig. 3 dargestellten Schaltungs­ anordnung zeigt, daß der in Fig. 3 eingangsseitig im Schie­ bepfad SCP angeordneten Eingangswählers MUX3 durch ein ein­ ziges Und-Gatter (erstes Torelement TR1) ersetzt ist. Für die Umschaltung des rückgekoppelten Schieberegisters als Testmustergenerator oder Testantwortauswerter ist in jeder Schieberegisterzelle ASC1 . . . ASC4 ein Torelement TR2 zum ausmaskieren der Testantworten vorgesehen. Das Exclusiv- Nicht-Oder-Gatter EXNOR in der an erster Stelle im rück­ gekoppelten Schieberegister befindlichen Schieberegister­ zelle ASC1 bewirkt, daß das zum Zwecke eines Testmuster­ generators als LFSR (Linear Feedback Shift Register) ausgebildete rückgekoppelte Schieberegister aus dem Null­ zustand nicht in einen trivialen Zyklus der Länge l, son­ dern in einen maximalperiodischen Zyklus übergeht. Damit die bei dem Exclusiv-Nicht-Oder-Gatter EXNOR vorgenommene Invertierung beim Betreiben des rückgekoppelten Schiebere­ gisters als Testantwortauswerter (MISR = Multiple Input Signature Register) nicht in die Berechnungen der Signatur eingeht, werden die der an erster Stelle im rückgekoppel­ ten Schieberegister angeordneten Schieberegisterzelle ASC1 zugeführten Testantworten am Eingang des als Und-Gatters ausgebildeten zweiten Torelementes TR2 invertiert. Die Be­ rechnung einer " Gutsignatur" kann somit genau wie bei einem als Testanwortauswerter (MISR) betriebenen rückge­ koppelten Schieberegister mit gleichen Rückkopplungs­ polynom erfolgen. Die Invertierung am Eingang des als Und-Gatter ausgebildeten zweiten Torelementes TR2 kann aber auch weggelassen werden, wenn dies bei der Berechnung der "Gutsignatur" berücksichtigt wird.

Das logische Mehrfachverknüpfungselement NOR und das zur Einspeisung in den Rückkopplungspfad FB vorgesehene Exclu­ siv-Oder-Gatter EX3 dienen zur Erstellung eines nichtline­ aren rückgekoppelten Schieberegisters (NFSR = Non Linear Feedback Shift Register) als Testmustergenerator. Mit Hil­ fe der an das logische Mehrfachverknüpfungselement NOR ge­ führten weiteren Umschalteleitung LFS läßt sich ein als Testmustergenerator betriebenes rückgekoppeltes Schiebe­ register wahlweise zu einem linear rückgekoppelten Schiebere­ gister (LFSR) oder in einem nichtlinear-rückgekoppelten Schieberegister (NFSR) konfigurieren.

In Fig. 4a ist eine Wertetabelle zur Belegung der Umschal­ teleitungen FBR, SICR, LFS in Abhängigkeit zur beabsich­ tigten Betriebsart eines rückgekoppelten Schieberegisters nach Fig. 4 dargestellt.

Claims (14)

1. Schieberegisterzelle (BSC) einer mit einer digitalen Schaltung (DS) auf einem elektronischen Baustein (EB) befindlichen Prüfschaltung zur Implementierung einer taktgesteuerten Schieberegisterprüfarchitektur (Boundary-Scan), mit einem Signalpfad (SIP) zur Verbindung eines Schaltungseingangs/-ausgangs (SE/SA) der digitalen Schaltung (DS) mit einem Bausteinanschluß (BA) und mit einem Schiebepfad (SCP) zur Verbindung mit benachbarten Schieberegisterzellen, wobei im Signal- und im Schiebepfad (SIP, SCP) je ein Eingangswähler (MUX1, MUX2) mit einem alternativen Eingang (AE) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, daß erste Schaltmittel (MUX3) zur Verbindung der Schiebe­ registerzelle mit benachbarten Schieberegisterzellen im Sinne eines rückgekoppelten Schieberegisters vorgesehen sind und daß zweite Schaltmittel (MUX4) zum alternativ umschaltbaren Betreiben des rückgekoppelten Schieberegi­ sters als Testmustergenerator oder Testantwortauswerter vorgesehen sind.

2. Schieberegisterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schaltmittel (MUX3) zum Einschleifen einer Schaltstrecke in den Schiebepfad (SCP) vor dem Eingangs­ wähler (MUX2) ausgebildet sind, wobei im Falle einer auf die Schieberegisterzelle gerichteten Rückkopplung in der Schaltstrecke ein eingangsseitig zum Anschluß eines Rückkopplungspfades (FB) dienendes erstes logisches Element (EX1) angeordnet ist und daß die zweiten Schaltmittel (MUX4) zum Einschleifen eines, einer logischen Verknüpfung mit dem eingangsseitigen Signalpfad (SIP) dienenden, zweiten logischen Elementes (EX2) in die Schaltstrecke ausgebildet sind.

3. Schieberegisterzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten logischen Elemente als Exclusiv- Oder-Gatter (EX1, EX2) ausgebildet sind.

4. Schieberegisterzelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer rückkopplungsfreien Schieberegisterzel­ le das erste als Exclusiv-Oder-Gatter (EX1) ausgebildete logische Element an seinem zum Anschluß eines Rückkopp­ lungspfades (FB) vorgesehenen Eingang mit einem digitalen "Null-Pegel" verbunden ist.

5. Schieberegisterzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schaltmittel jeweils als Ein­ gangswähler mit je einem alternativen Eingang (AE) ausge­ bildet sind, wobei der Ausgang des zweiten logischen Ele­ mentes (EX2) an den alternativen Eingang (AE) des zur Bildung des zweiten Schaltmittels dienenden Eingangswäh­ lers (MUX4) angeschlossen ist, dessen Ausgang bei Vorhan­ densein eines ersten logischen Elementes (EX1) an diesen und bei fehlendem ersten logischen Element (EX1) an den alternativen Eingang AE des zur Bildung des ersten Schalt­ mittels dienenden Eingangswählers (MUX3) angeschlossen ist.

6. Schieberegisterzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der in Schieberichtung an erster Stelle in einem rückgekoppelten Schieberegister angeordneten Schiebere­ gisterzelle die Schaltstrecke eingangs unterbrochen ist und an einen digitalen "1-Pegel" angeschlossen ist und das zweite logische Element (EX2) an seinem Schaltstrecken­ eingang mit einem digitalen "Null-Pegel" verbunden ist.

7. Schieberegisterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schaltmittel als erstes Torelement (TR1) zum Abschalten eines im Falle einer auf die Schieberegis­ terzelle (ASC) gerichteten Rückkopplung an ein im Schiebe­ pfad (SCP) vor dem Eingangswähler (MUX2) angeordnete logische Verknüpfungsanordnung (EXOR) geführten Rück­ kopplungspfades (SB) ausgebildet sind und daß die zweiten Schaltmittel als zweites Torelement (TR2) zum Abschalten einer Verbindung zwischen dem eingangsseitigen Signalpfad (SIP) und der logischen Verknüpfungsanordnung (EXOR) aus­ gebildet sind.

8. Schieberegisterzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verknüpfungsanordnung (EXOR) im Falle einer in Schieberichtung an erster Stelle befindlichen Schieberegisterzelle (ASC1) des rückgekoppelten Schiebe­ registers als ein im Schiebepfad (SCP) angeordneter Ein­ gangswähler (MUX3) mit vorgeschaltetem Exclusiv-Nicht- Oder-Gatter (EXNOR) ausgebildet ist, wobei dieses an seinen Eingängen mit den Ausgängen des ersten und zweiten Torelementes (TR1, TR2) und an seinem Ausgang mit dem alternativen Eingang (AE) des Eingangswählers (MUX3) ver­ bunden ist und daß die logische Verknüpfungsanordnung (EXOR) bei den, in Schieberichtung der an erster Stelle befindlichen Schieberegisterzelle (ASC1) nachfolgenden Schieberegisterzellen (ASC2, ASC3, ASC4) jeweils als Exclusiv-Oder-Verknüpfung ausgebildet ist.

9. Schieberegisterzelle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltmittel als ein für alle Schiebere­ gisterzellen des rückgekoppelten Schieberegisters gemein­ sam den Rückkopplungspfad (FB) abschaltendes erstes Tor­ element (TR1) ausgebildet ist.

10. Schieberegisterzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines nichtlinear-rückgekoppelten Schiebe­ registers die Schiebepfadausgänge (TDO) aller in Schiebe­ richtung vor der letzten Schieberegisterzelle (ASC4) an­ geordneten Schieberegisterzellen (ASC1, ASC2, ASC3) einem logischen Mehrfachverknüpfungselement (NOR) zugeführt sind, dessen Ausgangssignal (FBM) über ein Exclusiv-Oder- Gatter (EX3) in den Rückkopplungspfad (FB) einspeisbar ist.

11. Schieberegisterzelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das logische Mehrfachverknüpfungselement (NOR) ein Nicht-Oder-Gatter (NOR) ist, dem zum Abschalten seines Ausgangssignales (FBM) an einem Eingang eine Umschalte­ leitung (LFS) zugeführt ist.

12. Schieberegisterzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Aus­ gangszelle zur Verbindung eines Schaltungsausganges in Richtung auf einen Bausteinanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit den Schieberegisterzellen gebildetes rück­ gekoppeltes Schieberegister in einem ersten Betriebsmodus als Testmustergenerator zur Erzeugung von an die Baustein­ anschlüsse (BA) zugeführten Bitmustern dient und in einem zweiten Betriebsmodus zur Signaturbildung aus an den Schaltungsausgängen (SA) auftretenden Bitmustern.

13. Schieberegisterzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Ein­ gangszelle zur Verbindung von Bausteinanschlüssen in Richtung auf Schaltungseingänge, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit den Schieberegisterzellen gebildetes rückge­ koppeltes Schieberegister in einem ersten Betriebsmodus zur Signaturbildung aus an den Bausteinanschlüssen auftretenden Bitmustern dient und in einem zweiten Betriebsmodus als Testmustergenerator zur Erzeugung von an die Schaltungseingänge zugeführten Bitmustern dient.

14. Verwendung von Schieberegisterzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Ein- oder Ausgangsstufe für elektronische Bau­ steine, bei denen eine digitale Schaltung mittels pro­ grammierbarer Verdrahtung bereits vorhandener Schaltele­ mente erstellbar ist.