DE69719416T2 - Abtastpfadzelle - Google Patents

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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/3181Functional testing
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf den Test und auf die Bewertung des Betriebs integrierter Schaltungen (ICs) und insbesondere auf die Echtzeitbeobachtung ausgewählter Knoten einer integrierten Schaltung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt etwas, das üblicherweise Voll-Scan-Entwurf genannt wird. In diesem herkömmlichen Scan-Entwurfsstil sind alle Funktionsspeicher (Flipflops/Zwischenspeicher) einer IC von der Schaltungslogik getrennt und durch die Aufnahme eines Multiplexers (1) vor jedem Speicher (M1) scan-fähig gemacht. Da die Funktionsspeicher für den Test gemeinsam genutzt werden, besitzt dieser Scan-Entwurfsstil einen sehr niedrigen Testschaltungs-Organisationsaufwand. Während des Funktionsbetriebs verbindet der Multiplexer den M1 mit der Schaltungslogik, um den Stromkreis zu schließen. Während des Testbetriebs ermöglicht der Multiplexer, daß der M1 Daten von der Schaltungslogik erfaßt, Daten zwischen den M1s verschiebt und Daten an die Schaltungslogik ausgibt. Da der Multiplexer die normale Verbindung zwischen dem M1 und der Schaltungslogik während Verschiebungsoperationen (Scan-Operationen) unterbricht, ist die Schaltung während des Tests nicht funktionsfähig. Der Test der Schaltungslogik wird durch diese Erfassungs-, Verschiebungs- und Ausgabeschritte ausgeführt. Das Steuereingangssignal (CTL) zum Betrieb des M1 und des Multiplexers 1 in der Testbetriebsart kommt typischerweise von einer seriellen Testbusschnittstelle an der IC wie etwa von dem IEEE-1149.1-Testzugriffsport (IEEE-1149.1-TAP).
  • Der Voll-Scan-Entwurf aus 1 kann in Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und digitalen Signalprozessoren beispielsweise für Emulationsoperationen verwendet werden. In solchen Emulationsoperationen werden typischerweise die Schritte des (1) Scannens des Scan-Pfads zum Laden von Zustandsdaten, (2) Frei gebens des Prozessors zum Ausführen während einer vorgegebenen Zeitdauer, (3) Anhaltens des Prozessors und (4) Scannens des Scan-Pfads zum Untersuchen der internen Zustände des Prozessors wiederholt. Solche Emulationsoperationen sind besonders nützlich bei der Entwicklung von Programmcode, der durch den Prozessor auszuführen ist.
  • 2 zeigt einen anderen herkömmlichen Scan-Zugang, bei dem die Scan-Zellen grundsätzlich in den Funktionssignalpfaden einer Schaltung angeordnet oder in diese eingefügt sind. Die Logik, die diesen Scan-Zellen zugeordnet ist, ist für den Test vorgesehen und wird nicht für Funktionszwecke gemeinsam genutzt. Während des Normalbetriebs stellen die Scan-Zellen über den durch den Multiplexer 2 gezeigten DI-DO-Pfad funktionsfähige Schaltungsverbindungen her. Während die Scan-Zelle in der Funktionsbetriebsart Daten erfassen und hinausschieben kann, ohne den Normalbetrieb der Schaltung zu stören, da ihre M1s nicht funktionsfähig verwendet werden, ist der Funktionspfad zwischen DI und DO unterbrochen, wenn sie auf die Testbetriebsart eingestellt ist, wobei das Ausgangssignal des M1 über den Multiplexer 2 in die Schaltung eingegeben wird. Der Test erfolgt ähnlich, wie es in 1 beschrieben wurde. Für den Betrieb des Multiplexers 2 ist ein zusätzliches Steuersignal erforderlich.
  • Die 3 und 4 zeigen herkömmliche Boundary-Scan-Zugänge. Der Boundary-Scan wird auf Scan-Zellen zwischen den IC-E/A-Anschlußflächen und der Kernschaltungsanordnung angewendet. Während der Funktionsbetriebsart ermöglichen die Boundary-Scan-Zellen die normale E/A-Operation. Während die IC in der Normalbetriebsart ist, können die Boundary-Scan-Zellen, da sie eine hierfür vorgesehene Testlogik sind, in der Weise gesteuert werden, daß sie Daten erfassen und hinausschieben. Während der Testbetriebsart ist die Normalbetriebsart der IC gesperrt, während die Boundary-Scan-Zellen dazu verwendet werden, Daten von den Eingangsanschlußflächen zu erfassen und hinauszuschieben sowie Daten in die Ausgangsanschlußflächen hineinzuschieben und an sie auszugeben. Die Eingangs-Boundary-Scan-Zellen aus 3 ermöglichen lediglich die Erfassungsund Hinausschiebeoperationen an den Eingangsanschlußflächen, d. h. keine Aus gabefähigkeit. Die Eingangs-Boundary-Scan-Zellen aus 4 ermöglichen außerdem das Hineinschieben von Daten in die Kernlogik und Ausgeben an sie. Boundary-Scan-Zellen, welche Daten ausgeben, erfordern, daß die Daten während der Verschiebeoperation gehalten werden. Diese Boundary-Scan-Zellen benötigen einen zweiten Speicher (M2), der dazu verwendet wird, Daten zu dem Kern/zu der Anschlußfläche zu halten, bis der M1 neue Daten in M2 eingibt.
  • Zusammengefaßt ist der Scan-Pfad-Entwurf eine übliche Testtechnik für integrierte Schaltungen. Die Scan-Pfade sind dadurch hergestellt, daß eine Anzahl von Scan-Zellen in Serie geschaltet werden. Die Scan-Zellen werden für den Test von Funktionsschaltungen in ICs oder zum Ausführen eines Boundary-Scan-Tests der E/A der ICs verwendet. Für den Test müssen die Scan-Zellen mit internen Schaltungsknoten oder mit E/A-Anschlußflächen der ICs gekoppelt werden. Für den Zugriff auf die Scan-Zellen sind ein serieller Scan-Pfad und ein Steuerpfad zu jeder Scan-Zelle geleitet.
  • Aus EP-A-0530835 ist eine Testschaltung bekannt, die die wahlweise Ausgabe eines Wertes, der in einem Register in der Schaltung gehalten wird, in Echtzeit ermöglicht. Die Schaltung umfaßt mehrere in Serie geschaltete Scan-Pfad-Register, die Ausgangssignale der zu testenden Schaltung halten. Jedes der Scan-Pfad-Register umfaßt einen Scan-Eingang, einen Scan-Ausgang, einen Dateneingang, der mit den zu testenden Schaltungen verbunden ist, ein erstes Haltemittel, das eines der Ausgangssignale der zu testenden Schaltung hält, ein zweites Haltemittel, das ein Signal an dem Scan-Eingang hält, ein erstes Auswahlmittel, das in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem zweiten Haltemittel eines der Signale an dem Scan-Eingang oder das Signal von dem ersten Haltemittel auswählt, und ein zweites Auswahlmittel, das in Abhängigkeit von einem Steuersignal eines der Signale an dem zweiten Haltemittel oder das Ausgangssignal des ersten Haltemittels auswählt.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Scan-Zelle geschaffen, die die Merkmale des beigefügten Anspruchs aufweist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung weiter beschrieben, in der:
  • 1-4 herkömmliche Scan-Zellen-Anordnungen zeigen;
  • 5 und 6 beispielhafte interne Scan-Entwürfe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 6A einen Multiplexer der 5-6 zeigt;
  • 7 und 8 beispielhafte Boundary-Scan-Entwürfe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 9A-9F die Beobachtungsfähigkeit zeigen, die durch die internen Scan-Entwürfe der 5-6 geschaffen wird;
  • 10A-10E die Beobachtungsfähigkeit zeigen, die durch die Boundary-Scan-Entwürfe der 7-8 geschaffen wird,
  • 11 ein Beispiel der Beobachtungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung auf der Platinenebene ist;
  • 12 eine Anordnung des Standes der Technik von Scan-Pfaden einer integrierten Schaltung zeigt;
  • 13-14 ein Bustest-Ausgabemerkmal gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 15 eine beispielhafte Alternative zu dem internen Scan-Entwurf aus 5 zeigt;
  • 15A einen Multiplexer aus 15 zeigt;
  • 15B ein Speicherelement aus 15 zeigt; und
  • 16 und 17 weitere beispielhafte Boundary-Scan-Entwürfe gemäß der Erfindung zeigen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die beispielhafte 5 zeigt, wie die Scan-Zellen aus 1 mit einer kleinen Schaltungsanordnung ausgebaut werden können, um die Erfindung zu realisieren. Die schattiert gezeigte hinzugefügte Schaltungsanordnung enthält einen zweiten Speicher (M2) und einen Multiplexer 2. Der M2 wird nach einer Scan-Operation von dem M1 geladen. Die Daten in M2 und die Steuerung von CTL bestimmen, welches Eingangssignal in den Multiplexer 2 vom Multiplexer 2 ausgegeben wird. Während der Scan-Operationen erzwingt CTL immer, daß der Multiplexer 2 die Daten DO vom M1 an den SI-Eingang (Scan-Eingang) der nächsten Scan-Zelle ausgibt. Während der Scan nicht ausgeführt wird, ist das CTL getrennt (inaktiv), um zu ermöglichen, daß der Multiplexer 2 durch die Daten vom M2 in der Weise programmiert wird, daß er entweder SI oder DI zur Ausgabe vom Multiplexer 2 auswählt. Falls er zur Ausgabe von DI programmiert wird, wird vom Multiplexer 2 der Aus-Knoten für die Schaltungslogik ausgegeben, während ansonsten SI ausgegeben wird. Während Aus ausgewählt ist, ist die Scan-Zelle in der Beobachtungsbetriebsart, wobei sie eine Signalaktivität an dem Aus-Knoten an den SI-Eingang der nächsten Scan-Zelle übergibt. Falls SI ausgewählt ist, ist die Scan-Zelle in der Umgehungsbetriebsart, wobei sie das SI-Eingangssignal an den SI-Eingang der nächsten Scan-Zelle übergibt.
  • In dem Scan-Pfad aus 5 ist zu sehen, daß das Aus-Signal, das der ersten Scan-Zelle zugeordnet ist, über den Scan-Pfad an den SO-Ausgang des Scan-Pfads übergeben wird, falls die erste (linke) Scan-Zelle so programmiert ist, daß sie in der Beobachtungsbetriebsart ist, während die folgenden Scan-Zellen so programmiert sind, daß sie in der Umgehungsbetriebsart sind. Ferner ist zu sehen, daß das Aus-Signal, das der zweiten Scan-Zelle zugeordnet ist, an SO übergeben wird, wenn die zweite Scan-Zelle in der Beobachtungsbetriebsart ist, während die folgenden Scan-Zellen in der Umgehungsbetriebsart sind. Dieser Prozeß des Einstellens einer ausgewählten Scan-Zelle auf die Beobachtungsbetriebsart, während die anderen Scan-Zellen auf die Umgehungsbetriebsart eingestellt werden, ermöglicht die Echtzeitbeobachtung irgendeines Signalknotens, der einer Scan-Zelle in einer IC zugeordnet ist, an SO.
  • Da die Beobachtung über eine existierende Scan-Pfad-Verdrahtungsleitung stattfindet und die zu jeder Scan-Zelle hinzugefügte Schaltungsfläche klein ist (M2 und Multiplexer 2) ist der Organisationsaufwand dieses Lösungswegs im Verhältnis zu 1 niedrig. Da M1 funktionsfähig verwendet wird und somit nicht als Programmiereingang in den Multiplexer 2 verwendet werden kann, ist in dem Voll-Scan-Entwurf aus 5 der M2 erforderlich. Durch diesen kleinen Organisationsaufwand wird die Fähigkeit realisiert, den Echtzeitbetrieb jedes Knotens, der einer Scan-Zelle in einer IC zugeordnet ist, auszuwählen und zu untersuchen.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht, daß IC-Hersteller den Scan-Pfad für den herkömmlichen Scan-Test verwenden und den Scan-Pfad daraufhin als eingebettete Echtzeit-Beobachtungsstruktur wiederverwenden, um die innere Aktivität an jedem Schaltungsknoten zu betrachten, der einer Scan-Zelle zugeordnet ist. Die Fähigkeit, die Erfindung zur Auswahl und Beobachtung interner Knoten eines IC zu verwenden, während die IC in einem Tester funktionsfähig getestet wird, schafft einen neuen Testtyp, der die Fähigkeit eines IC-Herstellers zum äußerst schnellen Erfassen und Diagnostizieren von Funktionsfehlern verbessert. Nachdem die ICs auf den Platinen montiert worden sind, können diese Tests wiederholt werden.
  • Ein weiterer Nutzen der Erfindung bezieht sich auf die Emulation. Bei der wie obenbeschriebenen herkömmlichen Emulation ist eine Zustandsdatenbeobachtung lediglich am Ende der Ausführung über die Scan-Ausgabeoperation verfügbar. Die vorliegende Erfindung ermöglicht jedoch auch eine Zustandsdatensichtbarkeit während der Ausführung. Die Fähigkeit zur Betrachtung eines ausgewählten Knotens in einer IC während der Ausführung fügt zum Stand der Technik der Emulation eine neue Dimension hinzu.
  • Die Verwendung der Erfindung in dem Voll-Scan-Entwurf aus 5 zur äußerst schnellen Sichtbarkeit interner Knoten während des Funktionstests oder während der Emulation erfordert, daß eine Spezial-Scan-Operation definiert wird. Diese Scan-Operation, die als Beobachtungs/Umgehungs-Daten-Scan bezeichnet wird, unterscheidet sich von anderen Scans dadurch, daß sie bewirkt, daß in die M1s gescannte Daten in die M2s aktualisiert werden. Andere Scan-Operationen aktualisieren keine Daten von M1 in M2.
  • In 5 ist zu sehen, daß die M1s drei Zwecken dienen. Zunächst dienen sie als Funktionsspeicher für die IC. Zweitens dienen sie als Scan-Speicher für herkömmliche Test- und Emulationsoperationen. Drittens dienen sie als Eingangsspeicher, aus denen Beobachtungs/Umgehungs-Daten in die M2s geladen werden sollen. Der Beobachtungs/Umgehungs-Daten-Scan ermöglicht, die M2s mit einem Muster zu laden (zu aktualisieren), das zur Auswahl des zu beobachtenden Knotens verwendet wird. Nachdem das Beobachtungs/Umgehungs-Muster in die M2s geladen worden ist, muß eine weitere Scan-Operation den Startdatenzustand, von dem aus die IC die Ausführung beginnt, in die M1s laden. Da das Startzustandsmuster das letzte Muster ist, das in die M1s gescannt wird, bevor die Test- oder Emulationsoperation beginnt, wird dieses Muster nicht von M1 in M2 aktualisiert, da dies das zuvor hergestellte Beobachtungs/Umgehungs-Muster in den M2s überschreiben würde.
  • 6 zeigt beispielhaft die Hinzufügung eines Multiplexers 3 zu der Scan-Zelle aus 2, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu realisieren. Der Grund dafür, daß lediglich der Multiplexer 3 erforderlich ist, besteht darin, daß der M1 verwendet werden kann, während die IC in der Normalfunktionsbetriebsart ist, um den Multiplexer 3 zu programmieren. Abgesehen davon, daß M2 durch M1 ersetzt ist, sind die Struktur und der Betrieb der hinzugefügten Schaltungsanordnung die gleichen, wie sie in 5 beschrieben sind. Außerdem treffen die gleichen Nutzen, wie sie in 5 beschrieben wurden, auf die Scan-Zellen-Anordnung aus 6 zu. Es ist wichtig anzumerken, daß die Funktion der Schaltung während Scans, die Test- oder Beobachtungsfunktionen einstellen, nicht ge sperrt wird, da die Scan-Zellen-Schaltungsanordnung aus 6 für den Test vorgesehen ist.
  • 6A zeigt einen Multiplexer, der als Multiplexer 2 aus 5 oder als Multiplexer 3 aus 6 dienen könnte. Während der Scan-Operationen erzwingt das CTL-Eingangssignal, daß das Ausgangssignal von M1 das Multiplexerausgangssignal ist. Während Nicht-Scan-Zeiten ist CTL freigegeben, um zu ermöglichen, daß die Daten in M1 (6) oder in M2 (5) den Multiplexer zur Ausgabe entweder von SI oder von DI programmieren.
  • Die beispielhaften 7 und 8 zeigen die Erfindung in Anwendung auf Boundary-Scan-Entwurfsstile. In beiden Figuren stellt ein Multiplexer 2 oder 3 die Beobachtungsbetriebsart und die Umgehungsbetriebsart für die Boundary-Scan-Zellen bereit. Die Eingangs-Boundary-Scan-Zellen aus 7 wiederverwenden den Testspeicher M1, um den zusätzlichen Multiplexer 2 wie in 6 beschrieben zu programmieren. Die Ausgangs-Boundary-Scan-Zellen aus 7 wiederverwenden den Testspeicher M2, um den zusätzlichen Multiplexer 3 zu programmieren. Die Eingangs- und Ausgangs-Boundary-Scan-Zellen aus 8 wiederverwenden beide den Testspeicher M2, um den zusätzlichen Multiplexer 3 zu programmieren. Die Struktur und der Betrieb der Beobachtungsschaltungsanordnung sind die gleichen, wie sie zuvor beschrieben wurden. Wie die Scan-Zellen aus 6 sind die Boundary-Scan-Zellen der 7-8 für den Test vorgesehen, wobei das Scannen ausgeführt werden kann, um die Echtzeit-Anschlußflächenbeobachtung einzurichten, ohne die IC zu sperren.
  • Konstrukteure/Hersteller können den Boundary-Scan-Pfad der 7-8 für den herkömmlichen IC-IC-Verdrahtungstest verwenden, wobei sie den Boundary-Scan-Pfad daraufhin als eingebettete Echtzeit-E/A-Beobachtungsstruktur wiederverwenden können, um die Signalaktivität an jeder IC-Anschlußfläche zu betrachten. Diese Fähigkeit fügt zu der IC des Herstellers einen Wert hinzu, da sie für die Systemkonstrukteure eine Möglichkeit schafft, die E/A-Aktivität der IC in Echtzeit zu betrachten. Sie ist fast gleichwertig damit, daß mit jedem IC-Anschlußstift ein Logikanalysator gekoppelt ist. Die Erfindung ist nützlich in Au ßendienstsystemen, wo ihr Online-Überwachungsverfahren verwendet werden kann, um frühe Anzeichen von Systemproblemen zu erfassen. Außerdem kann die Erfindung als Hilfe zur Reparatur und Wartung von Systemen verwendet werden. Ferner kann die Erfindung verwendet werden, um eine Online-E/A-Sichtbarkeit während der System-Software-Austestung, der Systememulation und der Hardware/Software-Integration zu schaffen.
  • Die 9A bis 9F zeigen die durch die internen Scan-Pfad-Entwürfe der 5 und 6 geschaffene Beobachtungsfähigkeit. 9A zeigt den Datenpfadfluß zwischen dem seriellen Eingang (SI) und dem seriellen Ausgang (SO) des IC-Scan-Pfads, wenn alle Scan-Zellen (SC) in ihrer Umgehungsbetriebsart sind. 9B zeigt die erste Scan-Zelle, eingestellt auf ihre Beobachtungsbetriebsart, während die anderen Scan-Zellen in der Umgehungsbetriebsart sind. Die 9C-9F zeigen, daß alle Knoten, die allen Scan-Zellen zugeordnet sind, an dem seriellen Ausgang beobachtbar gemacht werden können.
  • Die 10A bis 10E zeigen die Beobachtungsfähigkeit, die durch die Boundary-Scan-Entwurfsstile der 7 und 8 geschaffen wird. 10A zeigt den Datenpfadfluß zwischen dem seriellen Eingang (SI) und dem seriellen Ausgang (SO) des IC-Boundary-Scan-Pfads, wenn alle Scan-Zellen (SC) in ihrer Umgehungsbetriebsart sind. 10B zeigt die erste Scan-Zelle, eingestellt auf ihre Eingangsanschlußflächen-Beobachtungsbetriebsart, während die anderen Scan-Zellen in der Umgehungsbetriebsart sind. Die Fig. 10C-10E zeigen, daß alle Eingangsund Ausgangsanschlußflächen, die den Boundary-Scan-Zellen zugeordnet sind, an dem seriellen Ausgang beobachtbar gemacht werden können.
  • 11 zeigt konzeptionell die Schritte, mit denen ein Scan-Controller unter Verwendung des Beobachtungsmerkmals der Erfindung auf eine Reihe von ICs (1-4) auf einer Platine zugreift. Im ersten Schritt entleert der Scan-Controller Daten über den Scan-Pfad der ICs, die in der Umgehungsbetriebsart der Erfindung sind. Der zweite Schritt zeigt den Scan-Controller, der die IC1 für die Beobachtung ihrer E/A-Anschlußflächen und/oder internen Knoten eingestellt hat, während die anderen ICs in der Umgehungsbetriebsart sind. In dieser Anordnung kann irgendein Knoten oder irgendeine E/A-Anschlußfläche der IC1 zur Beobachtung und Ausgabe über die ICs 2, 3 und 4 an den Scan-Controller ausgewählt werden. Die weiteren Schritte geben einfach an, wie auf jede verbleibende IC in dem Scan-Pfad zur Echtzeitbeobachtung zugegriffen wird.
  • 12 zeigt eine herkömmliche parallele Anordnung der Scan-Pfade in einer IC. Die Boundary-Scan-Norm IEEE-1149.1 lehrt die Verwendung solcher Anordnungen paralleler Scan-Pfade. MX bezeichnet in 12 einen Multiplexer. Eine gerade verdrahtete Verbindung zwischen SI und SO ist durch eine Strichlinie bezeichnet. Falls die gerade verdrahtete Verbindung zwischen SI und SO verfügbar ist, kann das von einer führenden IC in SI eingegebene Beobachtungssignal in der Umgehungsbetriebsart anstatt über eine Scan-Zelle (oder über Scan-Zellen) einfach über den Draht zu SO gehen. Die Verwendung der Erfindung in Architekturen gemäß IEEE 1149.1 erfordert, daß der serielle Ausgangspuffer 120 während Zeiten, in denen die Beobachtungs- und die Umgehungsbetriebsart verwendet werden, kein 3-Zustands-Puffer ist, da dies den Signalfluß über die ICs in dem Scan-Pfad sperren würde.
  • 13 zeigt eine alternative Möglichkeit zum Übertragen von Daten von der IC während der Beobachtungs- und der Umgehungsbetriebsart. Zu der IC ist ein zusätzlicher Test-Ausgangsanschlußstift (oder Test-Ausgangsanschluß) TO hinzugefügt, um während der Beobachtungs- und der Umgehungsbetriebsart eines ausgewählten Scan-Pfads Daten auszugeben. Der TO-Anschlußstift ist ein 3-Zustands-Anschlußstift, so daß mehrere ICs auf der Platinenebene eine Bus-TO-Verbindung haben können. Der TO-Anschlußstift schafft eine Verbesserung gegenüber der Verwendung der SO dadurch, daß der TO-Anschlußstift direkt mit einem Scan-Controller verdrahtet sein kann, d. h. dadurch, daß die Daten während der Beobachtung nicht wie in 11 gezeigt über andere ICs in dem Scan-Pfad übergeben zu werden brauchen. Die Übergabe der Beobachtungsdaten über viele ICs kann die Ankunft der Daten an dem Scan-Controller verzögern. Unter Verwendung des TO können die Daten von der IC direkt an den Scan-Controller ausgegeben werden.
  • 14 zeigt konzeptionell die Schritte, mit denen ein Scan-Controller unter Verwendung des Beobachtungsmerkmals der Erfindung und des TO-Anschlußstifts auf eine Reihe von ICs (1-4) auf einer Platine zugreift. Im ersten Schritt sind die TOs aller ICs gesperrt. Der zweite Schritt zeigt, daß der Scan-Controller die IC1 unter Verwendung des TO für die Beobachtung ihrer E/A-Anschlußflächen und/oder ihrer inneren Knoten eingestellt hat, während die TOs der anderen ICs gesperrt sind. In dieser Anordnung können die Daten von einem internen Knoten oder von einer E/A-Anschlußfläche der IC1 zur Beobachtung und direkten Ausgabe am TO an den Scan-Controller ausgewählt werden, während die Daten in 11 über jede IC entlang des Scan-Pfads übergeben werden müßten. Die anderen Schritte bezeichnen einfach die Freigabe der TO-Echtzeitbeobachtung jeder verbleibenden IC in dem Scan-Pfad.
  • 15 zeigt beispielhaft eine Alternative zu dem Scan-Entwurf aus 5. Dieser Austauschentwurf schafft Vorteile hinsichtlich der Menge der erforderlichen Schaltungsanordnung. Die Scan-Zellen aus 15 enthalten wie die aus 5 einen zweiten Speicher (M2) und einen Multiplexer 2. Außerdem wird der M2 während einer Beobachtungs/Umgehungs-Scan-Operation von dem M1 geladen, während das Ausgangssignal vom M2 steuert, welches Eingangssignal in den Multiplexer 2 vom Multiplexer 2 ausgegeben wird. Während der Scan-Operationen erzwingt das CTL immer, daß der Multiplexer 2 Daten vom M1 an den SI-Eingang der nächsten Scan-Zelle ausgibt. Während der Scan nicht ausgeführt wird, wird das CTL freigegeben, um zu ermöglichen, daß der Multiplexer 2 durch Daten vom M2 programmiert wird, um entweder Daten von SI oder vom M1 zur Ausgabe vom Multiplexer 2 auszuwählen (siehe das UND-Gatter in 15A). Falls er zur Ausgabe von M1-Daten programmiert wird, wird vom Multiplexer 2 der Ein-Knoten an die Schaltungslogik ausgegeben, während ansonsten SI ausgegeben wird. Falls Ein ausgewählt ist, ist die Scan-Zelle in der Beobachtungsbetriebsart, wobei sie die Signalaktivität an dem Ein-Knoten an den SI-Eingang der nächsten Scan-Zelle übergibt. Falls SI ausgewählt ist, ist die Scan-Zelle in der Umgehungsbetriebsart, wobei sie das SI-Eingangssignal an den SI-Eingang der nächsten Scan-Zelle übergibt.
  • Im Vergleich zu dem 3-Eingangs-Multiplexer aus 5 braucht der Multiplexer 2 aus 15 lediglich ein Zwei-Eingangs-Multiplexer zu sein. Dies verringert die Multiplexerschaltungsanordnung um etwa 33%. Der Grund dafür, daß in 15 ein Zwei-Eingangs-Multiplexer verwendet werden kann, besteht darin, daß anstelle des Aus-Knotens von der Schaltungslogik in 5 der Ein-Knoten zu der Schaltungslogik als der Beobachtungspunkt ausgewählt wird. Da der M1-Ausgang bereits ein Eingang in den Multiplexer ist und da der M1-Ausgang der Ein-Knoten zu der Schaltungslogik ist, beseitigt die Beobachtung des Ein-Knotens anstelle des Aus-Knotens einen Multiplexereingang. Ansonsten ist der Betrieb des Beobachtungsverfahrens der gleiche, wie er zuvor beschrieben wurde. Diese Einsparungen in der Multiplexerschaltungsanordnung sind wichtig in Voll-Scan-Entwürfen wie 1, da den jeweiligen M1s potentiell Tausende oder Zehntausende von Knoten zugeordnet sind. Falls anstelle des Zwei-Eingangs-Multiplexers ein Drei-Eingangs-Multiplexer verwendet wird, steigt die zusätzliche Schaltungsanordnung, die zum Erreichen der Beobachtungsfähigkeit der Erfindung erforderlich ist, an jedem Knoten um etwa 33%. Diese 33%-ige-Zunahme wird mit der Anzahl der Knoten in der Schaltungsanordnung multipliziert, die, wie erwähnt, Tausende betragen kann.
  • Außerdem ist in 15B ein Beispiel eines Speichers gezeigt, der als M2 dienen kann. Da die M2s eine minimale Ausgangslast haben und da die Leistung beim Entwurf kein wichtiger Faktor ist, können ein Schalter (S) und ein Bushalter (BH) als M2 dienen. Der Schalter ist während der Beobachtungs/Umgehungs-Scan-Operation vorübergehend geschlossen, um das Steuersignal in den Multiplexer 2 einzugeben. Nachdem der Schalter geöffnet worden ist, hält der Bushalter das Steuersignal zum Multiplexer 2 aufrecht. Wieder ist das Minimieren der Schaltungsanordnung von M2 wichtig, da in Voll-Scan-Entwürfen zu jedem Ein-Knoten der Schaltungsanordnung ein M2 hinzugefügt werden muß. Die Schaltungsanordnung von M2 und Multiplexer 2 kann weiter verringert werden, indem sie zu einer optimierten Schaltung integriert werden.
  • Obgleich der Zugang der Erfindung so gezeigt wurde, wie er auf das Zugreifen auf Daten für den Test angewendet wird, ist klar, daß dieser Zugang auch auf das Zugreifen auf Daten für andere Zwecke verwendet werden kann.
  • Die beispielhafte 16 zeigt Boundary-Scan-Zellen, die an einer bidirektionalen (E/A-) Anschlußfläche einer IC angeordnet sind. Die IC-Kernschaltungsanordnung besitzt einen Freigabeausgang (ENA), der den mit der E/A-Anschlußfläche verbundenen 3-Zustands-Ausgangspuffer 161 steuert, einen Datenausgang (aus), der die E/A-Anschlußfläche ansteuert, wenn der 3-Zustands-Ausgangspuffer freigegeben ist, und einen Eingang (ein), der über den Eingangspuffer 163 Daten von der E/A-Anschlußfläche empfängt. Die Boundary-Scan-Zellen in dem ENA-, Aus- und Ein-Pfad enthalten jeweils die Echtzeit-Datenbeobachtungs- und -Umgehungs-Merkmale, wie sie in den Boundary-Scan-Zellen der 7 und 8 beschrieben worden sind. Die Eingangs- und Ausgangspuffer sind in 16 in der Weise gezeigt, daß die E/A-Operation angegeben ist. Der Einfachheit halber waren die Eingangs- und Ausgangspuffer in den Figuren des vorhergehenden Beispiels nicht gezeigt, wobei sie aber selbstverständlich existieren.
  • In 16 kann die Erfindung dazu verwendet werden, über die Eingangs-Boundary-Scan-Zelle (untere Zelle) die Daten von der E/A-Anschlußfläche zu beobachten. Außerdem können über die Ausgangs-Boundary-Scan-Zelle (mittlere Zelle) die IC-Kern-Ausgangsdaten beobachtet werden. Ferner kann über die Freigabe-Boundary-Scan-Zelle (obere Zelle) der Freigabeausgang von dem IC-Kern beobachtet werden. Da die Eingangs-Boundary-Scan-Zelle die E/A-Anschlußflächen-Daten beobachtet, liefert sie tatsächlich eine Beobachtung sowohl des Eingangs- als auch des Ausgangsdatenflusses über die E/A-Anschlußfläche. Anhand der Erkenntnis, daß die IC-Ausgangsdaten, die über die Ausgangs-Boundary-Scan-Zelle beobachtbar sind, eine Teilmenge der E/A-Daten sind, die von der Eingangs-Boundary-Scan-Zelle beobachtbar sind, können die Boundary-Scan-Zelle und die Beobachtungsschaltungsanordnung wie in 17 gezeigt optimiert werden.
  • In 17 ist die Eingangs-Boundary-Scan-Zelle von der E/A-Anschlußfläche entfernt worden. Außerdem besitzt der Multiplexer 1 der Ausgangs-Boundary-Scan-Zelle einen zusätzlichen Eingang zum Empfang der Daten von der E/A-Anschlußfläche und einen zusätzlichen Steuereingang von dem Boundary-Scan-Zellen-Freigabeausgang. Der zusätzliche Steuereingang bestimmt, ob während des herkömmlichen Boundary-Scan-Tests über den Multiplexer 1 die Ausgangsdaten von dem IC-Kern oder die Daten von der E/A-Anschlußfläche in M1 erfaßt werden. Außerdem sind mit dem Multiplexer 3 der Ausgangs-Boundary-Scan-Zelle anstelle der Ausgangsdaten von dem IC-Kern, wie es in 16 gezeigt ist, die Daten von der E/A-Anschlußfläche als die Beobachtungsdaten verbunden.
  • In der optimierten Boundary-Scan-Zellenanordnung aus 17 ist zu sehen, daß lediglich das IC-Freigabeausgangssignal oder die Daten, die an der E/A-Anschlußfläche erscheinen, unter Verwendung der Erfindung in Echtzeit beobachtbar sind. Da die Daten, die an der E/A-Anschlußfläche erscheinen, sowohl Eingangsdaten in die IC als auch Ausgangsdaten von der IC sind, ergibt sich aber aus der in 17 gezeigten Schaltungsoptimierung im Vergleich zu der in 16 gezeigten nicht optimierten Schaltung kein Verlust an Datenbeobachtung.
  • Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, beschränkt diese Beschreibung nicht den Umfang der Erfindung, die in einer Vielzahl von Ausführungsformen verwirklicht werden kann.

Claims (1)

  1. Scan-Zelle, mit: einem Scan-Eingang (SI); einem Dateneingang (DI), der mit einer zu beobachtenden Zielschaltung verbunden ist; einer ersten Auswahleinrichtung (1), die einen ersten Eingang, der mit dem Scan-Eingang (SI) gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit dem Dateneingang (DI) gekoppelt ist, sowie einen Ausgang besitzt; einem Speicher (M1), der einen Eingang, der mit dem Ausgang der ersten Auswahleinrichtung (1) gekoppelt ist, sowie einen Ausgang besitzt; und einer zweiten Auswahleinrichtung (25 und 7; 36 und 8), die einen ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Speichers (M1) gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit dem Scan-Eingang (SI) gekoppelt ist, einen dritten Eingang, der mit dem Dateneingang (DI) gekoppelt ist, sowie einen Scan-Ausgang (SO) besitzt, wobei die zweite Auswahleinrichtung in Reaktion auf ein erstes Steuersignal den Ausgang des Speichers (M1) mit dem Scan-Ausgang koppelt und in Reaktion auf ein zweites Steuersignal wahlweise entweder den Scan-Eingang (SI) oder den Dateneingang (DI) mit dem Scan-Ausgang (SO) koppelt.
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