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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung
mit einer ersten und einer zweiten Taktdomäne, die von einem ersten bzw.
einem zweiten Taktsignal gesteuert werden, wobei die erste Taktdomäne und die
zweite Taktdomäne über einen
Satz von Schnittstellensignalstrecken miteinander verbunden sind,
die je eine betreffende Reihe von Flip-Flop-Schaltungen aufweisen,
wobei eine Anfangs-Flip-Flop-Schaltung der Reihe in der ersten Taktdomäne liegt
und eine End-Flip-Flop-Schaltung der Reihe in der zweiten Tatdomäne liegt,
wobei die Reihe zur seriellen Verlagerung eines Datenbits längs seiner
Flip-Flop-Schaltungen von der ersten zu der zweiten Taktdomäne vorgesehen
ist, und zwar unter der Ansteuerung des ersten und des zweiten Taktsignals.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren
zum Testen einer derartigen Schaltungsanordnung.
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Eine
Taktdomäne
umfasst einen Satz von Elementen (beispielsweise Flip-Flop-Schaltungen und
kombinatorische logische Schaltungen) und ist unter Ansteuerung
eines einfachen Taktsignals. Eine Taktdomäne wird oft mit einem Kern
zusammenfallen, d.h. mit einer mehr oder weniger unabhängigen funktionellen
Einheit. Ein Chipentwurf ist dann eine Kombination von Kernen, möglicherweise
von verschiedenen Herstellern. Für
eine normale Betriebsart der resultierenden integrierten Schaltung
kann der genaue Zyklus, in dem Daten von dem einen Kern in den anderen
Kern übertragen
werden, nicht kritisch sein, da der Entwurf normalerweise ein Fenster
von verschiedenen Zyklen gestattet, in denen die Daten eingefangen
werden. In einer Testmode aber ist es entscheidend, dass jeder Zyklus
völlig
vorhersagbar ist. Es lässt
sich denken, dass es eine harte Aufgabe ist, verschiedene Kerne
zu synchronisieren, insbesondere wenn die Taktdomänen an verschiedenen Stellen
auf dem Chip sind, was extra Probleme in Bezug auf Taktschiefe mit
sich bringt. Deswegen haben normalerweise Taktdomänen untereinander
verschiedene Phasen. Innerhalb einer Taktdomäne wird besondere Aufmerksamkeit
geboten in Bezug auf die Verteilung des Taktsignal über die
Flip-Flop-Schaltungen, so dass es ein minimales Risiko der Taktschiefe
gibt.
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Das
Vorhandensein von Schnittstellensignalstrecken zwischen der ersten
und der zweiten Taktdomäne
bringt Probleme mit sich, wenn die Schaltungsanordnung getestet
wird. Beim Testen der zweiten Taktdomäne wird die erste Taktdomäne neue
Daten erzeugen und diese über
die Schnittstellensignalstrecken zu der zweiten Taktdomäne verbreiten.
Der genaue Zyklus, in dem Daten übertragen
werden, ist nicht vorhersagbar. Folglich werden in der zweiten Taktdomäne neue
Daten erzeugt, die den Test der Taktdomänen auf eine unvorhersagbare
Weise stören.
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Das
Problem ist von besonderer Bedeutung, wenn die Taktdomänen einen
auf Abtastung basierten Entwurf zur Testbarkeit haben. Ein auf Abtastung basierter
Entwurf weist das Kennzeichen auf, dass die Flip-Flop-Schaltungen
der Schaltungsanordnung abtastbar sind, was bedeutet, dass nebst
dem Satz normaler Datenstrecken, welche die beabsichtigte Funktionalität der Schaltungsanordnung
verwirklichen, ein Satz von Testdatenstrecken vorgesehen ist, wobei
die Flip-Flop-Schaltungen in Kaskade geschaltet sind um Abtastketten
zu bilden. Eine Abtastkette ist im Wesentlichen ein Schieberegister,
das es ermöglicht,
dass die Flip-Flop-Schaltungen, die sich darin befinden, seriell
geladen und entladen werden, wodurch auf diese Weise ermöglicht wird,
dass die Schaltungsanordnung entsprechend dem Abtasttestprinzip
getestet werden.
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Das
Abtasttestprinzip funktioniert wie folgt. Erstens wird die Schaltungsanordnung
in einen Abtastzustand gebracht, in dem Testmuster in die Abtastketten
geschoben werden. Zweitens wird die Schaltungsanordnung in einen
Durchführungszustand
gebracht, in dem die Taktsignale der betreffenden Taktdomänen für eine einzige
Periode aktiv gemacht werden, während
die Eingangssignale der Schaltungsanordnung auf voreingestellten
Werten gehalten werden. Auf diese Weise werden unter dem Einfluss
der geladenen Testmuster und Eingangssignale Reaktionsmuster in
den Abtastketten erzeugt, und durch kombinatorische logische Elemente
in den normalen Datenstrecken der Schaltungsanordnung geführt. Drittens
werden, nachdem die Schaltungsanordnung wieder in den Abtastzustand
gebracht worden ist, die Testmuster zur Bewertung aus den Abtastketten
geschoben. Diese Sequenz kann für
eine Vielzahl von Testmustern und Kombinationen von Eingangssignalen
wiederholt werden. Fehler führen dazu,
dass Reaktionsmuster von Reaktionsmustern abweichen, was dazu führen würde, dass
es keine Fehler gibt.
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Die
in den Abtastketten der ersten Taktdomäne erzeugten Reaktionsmuster
können
eintreffende Schnittstellensignale zu der zweiten Taktdomäne über die
Schnittstellensignalstrecken zwischen denselben ändern. Da die zwei Taktsignale
normalerweise untereinander verschiedene Phasen haben werden, ist
Informationssignal ungewiss, ob die Flip-Flop-Schaltungen der zweiten
Taktdomäne
auf die neuen oder auf die Ausgangswerte der Ausgangsschnittstellensignale
reagieren, oder sogar in einen Metastabilitätszustand gehen. Auf diese
Weise werden unvorhersagbare Reaktionsmuster in der zweiten Taktdomäne erzeugt.
Weiterhin können
die Schnittstellensignalstrecken selber nicht getestet werden.
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Eine
Lösung
dieses Problems ist in dem US Patent Nr. 5.008.618 der Anmelderin
beschrieben worden. Nach dem bekannten Verfahren werden die Taktdomänen sequentiell
getestet. Die eintreffenden Schnittstellensignale zu der Taktdomäne im Test
werden nicht ändern,
da nur das Taktsignal dieser Taktdomäne freigegeben wird, während die
anderen gesperrt werden. Ein Nachteil der bekannten Lösung ist,
dass dies zusätzlichen
Schaltungsaufwand in den Taktleitungen erfordert, was folglich die
Geschwindigkeit der Schaltungsanordnung begrenzt.
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung des
Problems zu schaffen, wie Steuerschnittstellensignale gesteuert
werden sollen, ohne dass Schaltungsaufwand in den Taktleitungen
hinzugefügt
wird. Die vorliegende Erfindung ist durch die Hauptansprüche definiert.
Die Unteransprüche
definieren bevorzugte Ausführungsformen.
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Die
Verbindungsschaltungen schaffen eine steuerbare Taktdomänenschnittstelle
zwischen einer sendenden ersten Taktdomäne und einer empfangenden zweiten
Taktdomäne.
In einer normalen Betriebsart der integrierten Schaltung werden
die Verbindungsmultiplexer in dem ersten Zustand betrieben und die
Verbindungsschaltung lässt
ein Datenbit, das an dem Verbindungseingang präsentiert wird, zu dem Verbindungsausgang
durch. Auf diese Weise ist die Taktdomänenschnittstelle durchlässig für Schnittstellensignale,
die von der ersten zu der zweiten Taktdomäne gehen, und die hinzugefügten Verbindungsschaltungen
sorgen nur dafür,
dass es in den betreffenden Schnittstellensignalstrecken eine gewisse Verzögerung gibt.
In einer Testmode der integrierten Schaltung geben die Verbindungsmultiplexer
in dem zweiten Zustand die Verbindungsschaltungen frei um die austretenden
Schnittstellensignale auf zuverlässige
Art und Weise zu steuern. Während
eines Durchführungszustandes
der Schaltungsanordnung wird ein Datenbit, das durch die Abtastkette
während eines
vorhergehenden Abtastzustandes in die Rückkopplungsschleife eingefügt worden
ist, invariabel an dem Verbindungsausgang präsentiert, ungeachtet neuer
Signale, die dem Verbindungseingang zugeführt werden. Folglich kann mit
Hilfe derartiger Verbindungsschaltungen die Taktdomänenschnittstelle zwischen
der ersten und der zweiten Taktdomäne in einem bestimmten Zustand "eingefroren" werden, wie von
der zweiten Taktdomäne
aus gesehen, wobei dieser Zustand durch Ladung geeigneter Tastmuster über die
Abtastketten konfigurierbar ist und wobei dieser Zustand durch das
erste Taktsignal nicht änderbar
ist.
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Schnittstellensignalstrecken,
die Datenbits von der zweiten Taktdomäne zu der ersten Taktdomäne transportieren,
können
mit Verbindungsschaltungen versehen werden, und zwar auf dieselbe
Art und Weise, wie in Anspruch 1 beschrieben. Auf gleiche Weise
können,
wenn es weitere Taktdomänen gibt,
Schnittstellensignalstrecken zwischen jeweils zwei Taktdomänen mit
Verbindungsschaltungen versehen werden, wenn alle Schnittstellensignalstrecken
mit Verbindungsschaltungen versehen werden. Im Grunde können, wenn
alle Schnittstellensignalstrecken mit Verbindungsschaltungen versehen
sind, alle Taktdomänen
beim Test vorhersagbar gesteuert werden. Die Verbindungsschaltungen
ermöglichen nicht
nur einen sequentiellen Test der Taktdomänen aber auch eine parallele
Testdurchführung.
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Die
Maßnahme
nach 2 schafft Beobachtbarkeit der ausgehenden Schnittstellensignale von
der ersten Taktdomäne.
In einer Testmode der Schaltungsanordnung erscheint an dem Verbindungsausgang
ein Datenbit, das dem Verbindungseingang einer Verbindungsschaltung
in dem ersten Zustand zugeführt
worden ist, während
ein Abtastwert des Signals an dem Verbindungsausgang in der Verbindungs-Flip-Flop-Schaltung
gespeichert wird. In Bezug auf diesen Speichervorgang gibt es eine
minimale Gefahr vor Taktschiefe, da die Verbindungsschaltungen von
demselben Taktsignal betrieben werden wie die erste Taktdomäne. Deswegen
kann das Schnittstellensignal auf zuverlässige Weise beobachtet werden.
Die Abtastkette, von der die Verbindungs-Flip-Flop-Schaltung ein
Element ist, wird verwendet zum Auslesen des gespeicherten Abtastwertes
in der Verbindungs-Flip-Flop-Schaltung.
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Die
Maßnahme
nach Anspruch 3 hat den Vorteil, dass dies einen expliziten Testvorgang
der Schnittstellensignalstrecken ermöglicht. Eine Schnittstellensignalstrecke
wird dadurch getestet, dass sie mit der Verbindungsschaltung gesteuert
wird und dass sie mit der weiteren Verbindungsschaltung beobachtet
wird. Ein weiterer Vorteil der Maßnahme nach Anspruch 3 ist,
dass diese es ermöglicht,
dass Taktdomänen
in einer eigenständigen
Art und Weise getestet werden. Die zweite Taktdomäne kann
die Eingänge
unabhängig voneinander
steuern, d.h. es ist nicht erforderlich, dass unter Ansteuerung
der ersten Taktdomäne
spezielle Muster in die Verbindungs-Flip-Flop-Schaltungen geladen
werden.
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Der
erste Typ der Verbindungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung
weist weiterhin das Kennzeichen auf, dass der Ausgang der Rückkopplungsschleife
durch den Ausgang des Verbindungsmultiplexers gebildet wird. Dieser
bestimmte Typ einer Koppelschaltung verursacht eine Verzögerung in der
Schnittstellensignalstrecke, die nur die Verzögerung des Multiplexers umfasst.
Vorzugsweise wird diese Koppelschaltung in einer Unterstrecke eingefügt, die
mit anderen Schnittstellensignalstrecken, die von derselben Taktdomäne herrühren, geteilt wird.
Wenn eine Anzahl Schnittstellensignale von der ersten Taktdomäne zu einem
Satz von Interdomäne-Kombinationslogikelementen
mit einem einzigen Ausgang zugeführt
werden, der mit dem Eingang einer Flip-Flop-Schaltung in der zweiten
Taktdomäne verbunden
ist. Während
die Schnittstellensignale für die
zweite Taktdomäne
nicht weiter erforderlich sind, soll die Koppelschaltung an dem
Ausgang des Satzes mit Kombinationslogikelementen statt an einen der
fünfzehn
Eingänge
eingefügt
werden. Auf diese Weise wird das Gebiet, das für die Koppelschaltungen erforderlich
ist, minimiert. Ein weiterer Vorteil dieses Typs von Koppelschaltung
ist, dass beim Entwurf der einzelnen Taktdomänen keine besondere Maßnahmen
erforderlich sind und dass Einfügung
einfach durchgeführt
werden kann, wenn alle Taktdomänen zusammengenommen
sind.
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Ein
zweiter Typ einer Koppelschaltung nach der vorliegenden Erfindung
weist das Kennzeichen auf, dass der Ausgang der Rückkopplungsschleife durch
den Ausgang der Koppel-Flip-Flop-Schaltung gebildet wird. Wenn die
Koppel-Flip-Flop-Schaltung derart gewählt worden ist, dass diese
die Anfangs-Flip-Flop-Schaltung der betreffenden Reihe ist, fügt die Koppelschaltung
nur einen Multiplexer zu dem Entwurf des Chips hinzu, was nur einen
geringen Mehraufwand in dem Chip-Oberflächengebiet mit sich bringt.
Dieser Typ von Koppelschaltung lässt ein
Signal, das an dem Koppeleingang empfangen worden ist, zu dem Koppelausgang
durch, und zwar unter Ansteuerung des betreffenden Taktsignals. Deswegen
ist die Einfügung
dieser Koppelschaltung besonders günstig für Unterstrecken, die unter
Ansteuerung ausschließlich
dieses Taktsignals Signale tragen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Koppelmultiplexer durch betreffende
Richtungssteuersignale mit einem ersten und einem zweiten Wert,
entsprechend dem ersten bzw. dem zweiten Zustand des entsprechenden
Koppelmultiplexers, gesteuert, wobei die Richtungssteuersignale
von den betreffenden ab tastbaren Richtungssteuer-Flip-Flop-Schaltungen
erzeugt werden. Auf diese Weise kann die Selektion zwischen den
jeweiligen Koppelschaltungszuständen
dadurch durchgeführt
werden, dass die Schaltungsanordnung mit geeigneten Testmustern
versehen wird. Ein Richtungssteuersignal je Taktdomäne reicht
meistens aus, wobei nur eine Flip-Flop-Schaltung an Wehraufwand
je Taktdomäne
erforderlich ist.
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Die
Maßnahme
nach Anspruch 8 hat den Vorteil, dass die Berechnung der Testmuster
für eine Schaltungsanordnung
nach der vorliegenden Erfindung automatisch von einem automatischen
Testmustergenerator (ATPG) durchgeführt werden kann. Der ATPG wird
Testmuster erzeugen, welche die Koppelschaltungen in den ersten
Zustand zwingen um die Schnittstellensignalstrecke bis an den betreffenden
Koppelausgang zu testen, und andere Testmuster, welche die Koppelschaltungen
in den zweiten Zustand zwingen um den restlichen Teil der Schnittstellenstrecke
zu testen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
Teil einer integrierten digitalen Schaltung mit vielen Taktdomänen und
mehreren Typen von Schnittstellensignalen, die eine Kommunikation
zwischen den Taktdomänen
schaffen,
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2 eine
Schnittstellensignalstrecke, wobei ein erster Typ von Koppelschaltung
darin eingefügt
worden ist,
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3 eine
Schnittstellensignalstrecke mit einer ersten Implementierung eines
zweiten Typs einer Koppelschaltung,
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4 eine
Schnittstellensignalstrecke mit einer zweiten Implementierung des
zweiten Typs einer Koppelschaltung,
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5 eine
Darstellung, wie die Koppelschaltungen vom ersten und vom zweiten
Typ in der Schaltungsanordnung nach 1 vorgesehen
werden können,
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6 ein
Diagramm einer Richtungssteuerschaltung, wie diese in 5 verwendet
wird,
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7 eine
Darstellung, wie die Variation der Koppelschaltung vom zweiten Typ
in der Schaltungsanordnung nach 1 vorgesehen
werden kann, nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung,
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8 eine
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nach der die drei Typen von Koppelschaltungen
in der Schaltungsanordnung nach 1 einverleibt
werden können.
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9 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Bewertungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung,
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10 ein
Beispiel einer Signalstrecke zwischen der ersten Taktdomäne und der
zweiten Taktdomäne,
die zwei Koppelschaltungen aufweist,
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11 ein
Beispiel einer Steuerschaltung mit Flip-Flop-Schaltungen und einer
Kombinationslogik,
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12 eine
Darstellung, wie die vorliegende Erfindung auf I/O-Schnittstellensignalstrecken
angewandt werden kann, und
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13 eine
alternative Ausführungsform
der Schaltungsanordnung nach 12.
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1 zeigt
einen Teil einer integrierten digitalen Schaltungsanordnung mit
vielen Taktdomänen, von
denen drei Stück
dargestellt sind, und mit den jeweiligen Typen von Schnittstellensignalen,
die zwischen Ihnen Kommunikation schaffen. In einer ersten Taktdomäne 102 ist
ein Satz mit Flip-Flop-Schaltungen in I vorgesehen und ein Satz
mit logischen Kombinationselementen befindet sich in II. Durch ihre
Verbindungen untereinander ist einer fakultative Funktion verwirklicht,
die auch als die normale Datenstrecke bezeichnet wird. Das Gleich
gilt für
eine zweite und eine dritte Taktdomäne, 104 bzw. 106.
Die Taktdomänen
werden von betreffenden Taktsignalen gesteuert, die obschon möglicherweise
mit derselben Frequenz, nicht derart synchronisiert sind, dass Taktschiefeprobleme
vermieden werden. Das Vorhandensein der dritten Taktdomäne ist nicht
wesentlich für
das Prinzip der vorliegenden Erfindung, aber es erleichtert die
Erläuterung.
Weiterhin wird vorausgesetzt, dass die Taktdomänen einen Entwurf für Testbarkeit
auf Abtastbasis haben. Dazu bilden die Flip-Flop-Schaltungen in
den betreffenden Taktdomänen
betreffende Abtastketten über
eine Testdatenstrecke. Andere Taktdomänentestannäherungen könnte aber auch angewandt werden.
Was für
eine Annäherung
auch angewandt wird, das Problem der Schnittstellensignalstrecken
muss gelöst
werden.
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Zwischen
Interdomäne-Kombinationslogikelementen,
die Flip-Flop-Schaltungen
ein und derselben Taktdomäne
miteinander verbinden, und Interdomäne-Kombinationslogikelementen, die Flip-Flop-Schaltungen
in verschiedenen Taktdomänen miteinander
verbinden, ist ein Unterschied gemacht. Sie sind innerhalb der Taktdomänen bzw.
zwischen den Taktdomänen
gezeichnet.
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In 1 sind
drei mögliche
Typen von Schnittstellensignalstrecken vorgesehen. Eine Schnittstellensignalstrecke
vom Typ A weist das Kennzeichen auf, dass diese Folgendes enthält: eine Anfangs-Flip-Flop-Schaltung
in einer ersten Taktdomäne;
eine End-Flip-Flop-Schaltung in einer zweiten Taktdomäne; eine
Verbindung zwischen der Anfangs- und der End-Flip-Flop-Schaltung,
die Interdomäne-Kombinationslogikelementen
nicht durchlässt. Es
sind drei Schnittstellensignalstrecken vom Typ B gezeichnet. Eine
Schnittstellensignalstrecke vom Typ B weist das Kennzeichen auf,
dass sie Folgendes umfasst: eine Anfangs-Flip-Flop-Schaltung in
einer ersten Taktdomäne;
eine End-Flip-Flop-Schaltung
in einer zweiten Taktdomäne;
eine Verbindung zwischen dieses zwei Flip-Flop-Schaltungen, die ein oder mehrere Interdomänenkombinationslogikelemente
durchlässt,
wodurch auf diese Weise die Schnittstellensignalstrecke in eine
Anzahl Unterstrecken aufgeteilt wird. So haben beispielsweise die
drei Schnittstellensignalstrecken vom Typ B aus 1 ihre
eigenen einzelnen Anfangs-Flip-Flop-Schaltungen in der ersten Taktdomäne 102,
deren Ausgänge durch,
sagen wir, ein NAND-Gatter in der Interdomänenkombinationslogik kombiniert
sind. Der Ausgang des NAND-Gatters ist über eine Unterstrecke, die den
drei Schnittstellensignalstrecken gemeinsam ist, mit dem Eingang
einer gemeinsam empfangenen Flip-Flop-Schaltung in der zweiten Taktdomäne 104 verbunden.
Eine Schnittstellensignalstrecke vom C Typ umfasst: eine Anfangs-Flip-Flop-Schaltung
in einer ersten Taktdomäne;
eine End-Flip-Flop-Schaltung in einer zweiten Taktdomäne; eine
Verbindung zwischen diesen Flip-Flop-Schaltungen mit weiteren Interdomäne-Kombinationslogikelementen,
die sich mit Signalen von anderen Taktdomänen als von der ersten Taktdomäne befassen.
In 1 haben die Schnittstellensignalstrecken von C
Typ, wobei eine derselben von der ersten Taktdomäne 102 und eine andere
von der dritten Taktdomäne 106 herrührt, eine Unterstrecke
von den Interdomäne-Kombinationslogikelementen
zu der gemeinsamen End-Flip-Flop-Schaltung in der zweiten Taktdomäne 104 gemeinsam. 1 umfasst
ebenfalls einen Gesamttestkontrollblock 108, der kontrolliert,
ob die integrierte Schaltung sich in einem Durchführungszustand
oder in einem Abtastzustand befindet, und zwar dadurch, dass jeder
abtastbaren Flip-Flop-Schaltung ein Testsignal zugeführt wird,
mit dem entweder die normale oder die Testdatenstrecke selektiert
wird.
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Nach
der bekannten Lösung
werden die Taktdomänen
sequentiell abtastgetestet. Erstens werden während eines Abtastzustandes
Testmuster in die Abtastketten geschoben. Wenn vorausgesetzt wird,
dass Taktdomäne 104 getestet
werden soll, wird, nachdem die Schaltungsanordnung in einen Durchführungszustand
gebracht worden ist, das Taktsignal, das die Taktdomäne 104 speist,
aktiv gemacht und die Flip-Flop-Schaltungen in dieser Domäne werden
ein Reaktionsmuster speichern. Wenn aber gleichzeitig das Taktsignal,
das die Taktdomäne 102 speist,
aktiv gemacht werden würde,
würden
die Flip-Flop-Schaltungen
in dieser Domäne
auch neue Werte annehmen. Danach würden in den meisten Fällen die
von den Schnittstellensignalstrecken zu der Taktdomäne 104 getragenen
Signale auch ändern.
Deswegen schreibt die bekannte Lösung
vor, dass, wenn eine Taktdomäne
getestet wird, nur das Taktsignal, das diese Domäne speist, aktiv gemacht werden
darf. Danach sind alle eintreffenden Schnittstellensignale zu dieser
Domäne
stabil. Zum Schluss kann das Reaktionsmuster während eines Abtastzustandes
heraus geschoben werden, während
gleichzeitig die Anfangstestmuster neu gespeichert oder neue Testmuster
geladen werden. Die Prozedur wird danach für andere Taktdomänen und
anderen Testmuster wiederholt.
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Ein
Problem bei dieser Prozedur ist, dass, damit man imstande ist, die
Taktsignal einzeln zu sperren, in den Taktleitungen zusätzliche
Hardware erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem
dadurch, dass in jeder Schnittstellensignalstrecke eine Koppelschaltung
vorgesehen wird. Je nach dem betreffenden Typ der Schnittstellensignalstrecken
A, B oder C, kann der durch die eingefügten Koppelschaltungen eingeführte gesamte
Mehraufwand minimiert werden.
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2 zeigt
eine Schnittstellensignalstrecke, in der eine Koppelschaltung vom
ersten Typ 220 vorgesehen ist, damit Beobachtbarkeit und
Steuerbarkeit des entsprechenden Schnittstellensignals erhalten
wird. Sie zeigt eine Anfangs-Flip-Flop-Schaltung 202, die
ein Teil einer ersten Taktdomäne
ist, eine End-Flip-Flop-Schaltung 204, die ein Teil einer
zweiten Taktdomäne
ist und eine Koppelschaltung vom ersten Typ 220, die zwischen
den Flip-Flop-Schaltungen 202 und 204 eingefügt ist.
Interdomänen-Kombinationslogikelemente,
wie vorhanden, per Definition in Strecken vom B und C Typ, sind
an dieser Stelle fortgelassen. Es dürfte einleuchten, dass alle
in den Figuren dargestellten Flip-Flop-Schaltungen abtastbar sind, oder, mit
anderen Worten, einen Teil einer Abtastkette bilden, obschon die
Mittel, die dazu notwendig sind, (beispielsweise ein Multiplexer)
nicht explizit gezeichnet worden sind. Die Koppelschaltung 220 umfasst
einen Koppelmultiplexer 206, der durch ein Richtungssteuersignal 212 gesteuert
wird, eine Koppel-Flip-Flop-Schaltung 208, die unter Ansteuerung
des Taktsignals 214 der ersten Taktdomäne steht, einen Koppeleingang 230 und
einen Koppelausgang 240. Die Koppelschaltung 220 hat
einen ersten und einen zweiten Zustand, entsprechend dem ersten
bzw. dem zweiten Zustand des Koppelmultiplexers 206. In
dem ersten Zustand wird der Koppelmultiplexer 206 ein Signal
durchlassen, das er an dem Koppeleingang 230 von der Anfangs-Flip-Flop-Schaltung 202 empfängt, und
zwar zu dem Koppelausgang 240. Weiterhin wird in der Koppel-Flip-Flop-Schaltung 208 ein
Abtastwert dieses Signals gespeichert.
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Während einer
normalen Betriebsart der integrierten Schaltung wird die Koppelschaltung 220 in dem
ersten Zustand betrieben. Die gespeicherte Kopie des Schnittstellensignals
in der Koppel-Flip-Flop-Schaltung 208 wird dann nicht verwendet.
In dem zweiten Zustand wird der Koppelmultiplexer 206 die
Koppel-Flip-Flop-Schaltung 208 mit dem Ausgangssignal desselben
speisen, mit anderen Worten, der Koppelausgang 240 wird
auf einem Wert festgehalten, der im Voraus in die Koppel-Flip-Flop-Schaltung 208 geladen
wurde.
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Wie
die Koppelschaltung 220 die Aufgaben der vorliegenden Erfindung
erfüllt,
wird nachstehend erläutert.
Wenn die integrierte Schaltung sich in einer Testmode befindet,
können
und sollen die beiden Zustände
der Koppelschaltung 220 verwendet werden. In dem ersten
Zustand speichert die Koppelschaltung 220 einen Abtastwert
des Signals an dem Koppelausgang 240 in der Koppel-Flip-Flop-Schaltung 208. In
einem Abtastzustand der integrierten Schaltung kann dieser Wert
verschoben werden, zusammen mit den in den anderen Flip-Flop-Schaltungen
der Abtastkette gespeicherten Werten. Auf diese Weise wird eine
Beobachtbarkeit des ausgehenden Schnittstellensignals erhalten.
In dem zweiten Zustand betreibt die Koppelschaltung 220 den
Koppelausgang 240 mit dem Signalwert, der in dem vorhergehenden Abtastzustand
der Schaltungsanordnung in die Koppel-Flip-Flop-Schaltung geschoben wurde,
während gleichzeitig
die Koppelschaltung 220 über Änderungen an dem Koppeleingang 230 ignorierend
ist, hervorgerufen durch das Taktsignal der ersten Domäne. Auf
diese Weise wird das von der zweiten Taktdomäne empfangene eintreffende
Signal gesteuert.
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3 zeigt
eine Schnittstellensignalstrecke mit einer ersten Implementierung
einer Koppelschaltung 222 vom zweiten Typ mit einem Koppelmultiplexer 216,
einer Koppel-Flip-Flop-Schaltung 218, einem Koppeleingang 232 und
einem Koppelausgang 242. Die Koppelschaltung vom zweiten
Typ 222 ist anders als die Koppelschaltung 220 vom
ersten Typ, in dem Sinne, dass der Koppelausgang 242 mit
dem Ausgang der Koppel-Flip-Flop-Schaltung 218 statt mit
dem Ausgang des Koppelmultiplexers verbunden ist. Die Wirkungsweise
der Koppelschaltung 222 vom zweiten Typ entspricht der
der Koppelschaltung 220 vom ersten Typ. Die Tatsache, dass
in dieser Implementierung der Koppelschaltung 222 vom zweiten Typ
das Schnittstellensignal durch eine weitere Flip-Flop-Schaltung
durchlässt,
kann in manchen Fällen
vorteilhaft sein.
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4 zeigt
eine Schnittstellensignalstrecke, die eine zweite Implementierung
der Koppelschaltung 224 vom zweiten Typ aufweist, die einen
Koppelmultiplexer 226, eine Koppel-Flip-Flop-Schaltung 228,
einen Koppeleingang 234 und einen Koppelausgang 244 aufweist,
die sich von der ersten Implementierung der Koppelschaltung 222 vom
zweiten Typ darin unterscheidet, dass die Koppel-Flip-Flop-Schaltung 228 ebenfalls
die Funktion der Anfangs-Flip-Flop-Schaltung erfüllt, die auf diese Weise in
die Koppelschaltung 224 einverleibt worden ist. Die Schnittstellensignalstrecke
geht in die Koppelschaltung 224 durch die Verbindung 250 hinein. Ein
Vorteil der zweiten Implementierung der Koppelschaltung 224 vom
zweiten Typ im vergleich zu der ersten Implementierung vom zweiten
Typ 222 und der Koppelschaltung 220 vom ersten
Typ ist, dass weniger Chipgebietaufwand erforderlich ist. Dies ist besonders
vorteilhaft im falle einer Schnittstellensignalstrecke vom Typ A,
da die Koppelschaltung, die für
diesen Typ von Schnittstellensignalstrecken erforderlich ist, nicht
mit andern Schnittstellensignalstrecken geteilt werden kann. Wenn
diese Koppelschaltung verwendet werden soll, soll die Anfangs-Flip-Flop-Schaltung 228 vorgesehen
sein, soll ein Multiplexer 226 vor dieselbe eingefügt werden und
die Verbindungen entsprechend der 4 sollen an
ihren Platz gebracht werden.
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5 zeigt,
wie Koppelschaltungen in der Schaltungsanordnung nach Fig. Vorgesehen
werden können,
und zwar entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Nur die Elemente, die der ersten Taktdomäne nach 1 zugehören, sind
dargestellt. Jedes der schraffierten Quader 504, 506, 508 ist
entweder eine Koppelschaltung vom ersten Typ oder eine erste Implementierung
der Koppelschaltung vom zweiten Typ. Auf vorteilhafte Weise werden
diese zwei Versionen der Koppelschaltungen in die Schnittstellensignalstrecken
eingefügt,
und zwar auf die Art und Weise, wie in 5 angegeben,
d.h. nach jedem möglichen
Interdomäne-Kombinationslogikelement.
Danach kann die Anzahl erforderlicher Koppelschaltungen innerhalb
von Grenzen gehalten werden, da verschiedene Schnittstellensignalstrecken
ein und dieselbe Koppelschaltung benutzen können. Dies gilt insbesondere
für Schnittstellensignalstrecken
von dem Typ B, während
für Schnittstellensignalstrecken
von dem Typ A mit diesen Koppelschaltungen keine gemeinsame Mittelbenutzung
möglich
ist.
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Die
Situation ist komplexer für
Schnittstellensignalstrecken von dem Typ C. In 5 sind
zwei Schnittstellensignalstrecken von dem Typ C vorgesehen, eine
erste, die von der ersten Taktdomäne herrührt und die Unterstrecke 522 aufweist,
eine zweite, die von einer anderen Taktdomäne herrührt, sagen wird von der zweiten
Taktdomäne,
und die Unterstrecke 520 aufweist. Diese Schnittstellensignalstrecken haben
die Unterstrecke 524 und die Koppelschaltung 508 ist
gemeinsam. Durch die Tatsache, dass die Schnittstellensignalstrecken
von verschiedenen Taktdomänen
herrühren,
kann die Koppelschaltung 508 nicht auf zuverlässige Art
und Weise ein Signal speichern, das an dem Koppeleingang empfangen
worden ist, es sei denn, dass die nicht gemeinsam benutzte Unterstrecke 520 eine
zweite Koppelschaltung aufweist, die unter Ansteuerung der zweiten
Taktdomäne
steht. Danach wird, wenn die zweite Koppelschaltung sich in dem
zweiten Zustand befindet, das von der Koppelschaltung 508 empfangene
Signal durch dasselbe Taktsignal gesteuert wie die Koppelschaltung 508 selber
und kann folglich auf zuverlässige
Weise gespeichert werden. Die allgemeine Regel ist, dass jede Schnittstellensignalstrecke,
ungeachtet des Typs, durch eine Sequenz von einem oder mehreren
aufeinander folgenden Koppelschaltungen gehen soll, wobei die erste
unter Ansteuerung des Taktsignals steht, das die Taktdomäne steuert,
von der die Schnittstellensignalstrecke herrührt.
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Die
Richtungssteuerschaltung 530 liefert Richtungssteuersignale
zu den Koppelschaltungen zum Selektieren des Zustandes der Koppelmultiplexer.
Eine derartige Schaltungsanordnung je Taktdomäne, die ein einziges Richtungssteuersignal
erzeugt, das parallel zu den Koppelschaltungen dieser Taktdomäne zugeführt wird,
wird im Allgemeinen ausreichen. Die Wirkung der Richtungssteuerschaltungen
wird von einem umfassenden Teststeuerblock 532 gesteuert.
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6 zeigt
eine bevorzugte Implementierung einerderartigen Steuerschaltung.
Sie erzeugt ein Richtungssteuersignal DIR, das über die Verbindung 614 entsprechenden
Koppelschaltungen zugeführt
wird. Das UND-Gatter 604 empfängt über die Verbindung 612 von
dem umfassenden Teststeuerblock 532 ein Testsignal. Wenn
das Testsig nal den Wert 0 hat, hat das Richtungssteuersignal den
Wert 0 und folglich arbeiten alle Koppelmultiplexer, die von diesem
Richtungssteuersignal gesteuert werden, in, sagen wir, dem ersten
Zustand. Wenn das Testsignal den wert 1 hat, bestimmt der Wert,
der in der Rückkopplungsschleife 610 gespeichert
ist, den Wert des Richtungssteuersignals. Die abtastbare Flip-Flop-Schaltung 602 ermöglicht die
Ladung eines Wertes in die Rückkopplungsschleife 610.
Dazu wird während
eines Abtastzustandes der integrierten Schaltung, ein Wert über eine
Abtastkette in die abtastbare Flip-Flop-Schaltung 602 geschoben.
Auf diese Weise können
die Zustände
der Koppelschaltungen der integrierten Schaltung durch geeignete Testmuster
gesteuert werden. Die Rückkopplungsschleife 610 gewährleistet
einen stabilen Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 602 während eines
nachfolgenden Durchführungszustandes.
Wenn alle Richtungssteuersignale der integrierten Schaltung auf entsprechende
Weise erzeugt werden, kann ein einziges Testsignal die integrierte
Schaltung in die normale Betriebsart setzen.
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7 zeigt,
wie die zweite Implementierung der Koppelschaltung vom zweiten Typ
in der Schaltungsanordnung nach 1 vorgesehen
werden kann, und zwar entsprechend einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Alle Anfangs-Flip-Flop-Schaltungen der ersten Taktdomäne werden
durch Koppelschaltungen ersetzt, angegeben durch die schraffierten
Quadrate, entsprechend der zweiten Implementierung der Koppelschaltung vom
zweiten Typ. Zur Betonung der Tatsache, dass in der zweiten Implementierung
der Koppelschaltung vom zweiten Typ die Koppel-Flip-Flop-Schaltung
und die Anfangs-Flip-Flop-Schaltung ein und dieselbe Flip-Flop-Schaltung
sind, sind die Koppelschaltungen innerhalb von I gezeichnet. Es
dürfte
einleuchten, dass diese Koppelschaltungen niemals in Schnittstellensignalstrecken
gemeinsam benutzt werden. Weiterhin ist ersichtlich, dass es im
Vergleich zu der Ausführungsform
nach 5 erforderlich ist, dass es zwei extra Koppelschaltungen
gibt, aber da die zweite Implementierung der Koppelschaltung vom
zweiten Typ selber nur einen Multiplexer zu dem Entwurf hinzufügt, kann
der gesamte Chipgebietsaufwand kleiner sein.
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8 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die zeigt, wie alle Versionen von Koppelschaltungen,
angegeben durch die schraffierte Quadrate, in der Schaltungsanordnung nach 1 einverleibt
werden können.
Wie oben bereits vorgeschlagen, ist es angesichts der Minimierung
des Aufwandes an Chipgebiet vorteilhaft, Knotenpunkte zu identifizieren,
die unter einer Vielzahl von Schnittstellensignalstrecken, die von
ein und derselben Domäne
herrühren,
gemeinsam benutzt werden. Bei einem derartigen Knotenpunkt ist eine
Koppelschaltung vom ersten Typ oder eine erste Implementierung einer
Koppelschaltung vom zweiten Typ geeignet. Wenn ein derartiger Knotenpunkt
für eine bestimmte
Schnittstellensignalstrecke nicht gefunden werden kann, wird die
zweite Implementierung der Koppelschaltung vom zweiten Typ am besten
geeignet sein. Auch wenn ein Knotenpunkt von nur einer geringen
Anzahl Schnittstellensignalstrecken gemeinsam benutzt wird, wird
diese Koppelschaltung im Allgemeinen zu einem geringeren Chipgebietaufwand
führen,
als wenn nur eine einzige Koppelschaltung einer der anderen Versionen
eingefügt
wird. In 8 ist dieser "Brechpunkt" als Nummer drei
gewählt.
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9 zeigt
eine bevorzugte Implementierung einer Bewertungsschaltung. Eine
derartige Schaltungsanordnung soll in die Netzwerkbeschreibung der
Schaltungsanordnung an jedem Koppelausgang eingefügt werden,
damit für
einen ATPG deutlich gemacht wird, ob, aus dem Gesichtspunkt eines
Testes das Signal an dem Koppelausgang zuverlässig ist oder nicht. Sie umfasst
ein ODER-Gatter 92 und ein NXOR-Gatter 94. Das
Richtungssteuersignal DIR, das der entsprechenden Koppelschaltung
zugeführt
wird, sowie zum Selektieren des Zustandes dient, zwingt den Ausgang 98 der
Bewertungsschaltung in einen unbekannten (X) Zustand, wenn die entsprechende
Koppelschaltung sich in dem ersten Zustand befindet und führt das
Signal zu dem Koppelausgang, empfangen an dem Eingang 96 der
Bewertungsschaltung, wenn die Koppelschaltung sich in dem zweiten
Zustand befindet. Diese Dummyschaltung wird nur zur Berechnung der
Testmuster in die Netzwerkbeschreibung der Schaltungsanordnung eingefügt; in der
wirklichen Schaltungsanordnung selber lässt sie sich nicht finden.
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In
den 5, 7 und 8 sind die
Koppelschaltungen in die sendende Taktdomäne eingefügt. Dies bedeutet, dass sie
von dem Taktsignal dieser Domäne
gesteuert werden. Auf eine entsprechende Weise können die Koppelschaltungen
in die empfangende Taktdomäne
eingefügt
werden. Dazu würden
die Koppel-Flip-Flop-Schaltungen der 2–4 von
dem Taktsignal der empfangenden Taktdomäne gesteuert. Auf alternative
Weise können Koppelschaltungen
an beiden Seiten einer Schnittstellensignalstrecke eingefügt werden,
eine erste unter Ansteuerung der sendenden Taktdomäne, eine zweite
unter Ansteuerung der empfangenden Taktdomäne.
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10 zeigt
ein Beispiel einer Signalstrecke 1000 zwischen der ersten
Taktdomäne 1002 und
der zweiten Taktdomäne 1004,
die zwei Koppelschaltungen 1010, 1020 aufweist.
Die verschiedenen Betriebsarten werden durch die Signale SB1 und
SB2 entsprechend der nachfolgenden Tabelle eingestellt. (. bedeutet:
macht nichts).
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Tabelle
1. Betriebsarten in Bezug auf Fig. 10
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In
der Testbetriebsart I sind die Taktdomänen voneinander getrennt und
können
unabhängig
voneinander getestet werden. Ein Vorteil im Vergleich zu der Situation
einer einzigen Koppelschaltung ist, dass die zweite Taktdomäne die Eingänge unabhängig voneinander
steuern kann, d.h. es bedarf keiner speziellen Muster, die unter
Ansteuerung der ersten Taktdomäne
in die Koppel-Flip-Flop-Schaltungen geladen werden müssen. In
der Testmode II kann die Schnittstellensignalstrecke explizit getestet
werden. Dazu wird in die Koppelschaltung 1010 ein Testdatenbit
eingefügt
und in der Schnittstellensignalstrecke 1000 verfügbar gemacht.
Daraufhin sieht die Koppelschaltung 1020 die Schnittstellensignalstrecke 1000 und
speichert ein Reaktionsdatenbit, das über die geeignete Abtastkette
geprüft
werden kann. Auf vorteilhafte Weise werden die Signale SB1 und SB2
mit einer Steuerschaltung erzeugt, die Flip-Flop-Schaltungen und
Kombinationslogik aufweist, und zwar derart, dass sie in der Testmode
gut definiert sind.
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11 zeigt
ein Beispiel einer derartigen Steuerschaltung mit Flip-Flop-Schaltungen 1102 und 1104 und
mit einer Kombinationslogik 1106. Die Steuerschaltung in
einer Testmode (wenn TST hoch ist) schließt aus, dass die Schnittstellensignalstrecke unzuverlässige Signale
trägt,
ungeachtet der Werte, die in Flip-Flop-Schaltungen 1102 und 1104 gespeichert
sind. Deswegen ist, wenn zwei Koppelschaltungen, wie in 10,
in Kombination mit dieser Steuerschaltung verwendet werden, die
Bewertungsschaltung nach 9 zur Berechnung des Testmusters nicht
erforderlich, da in der Testmode die Koppelschaltungen immer derart
sind, dass Taktschiefeprobleme vermieden werden.
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12 zeigt,
wie die vorliegende Erfindung auf I/O-Schnittstellensignalstrecken
angewandt werden kann. Eine I/O-Schnittstellensignalstrecke umfasst
zwei Reihen von Flip-Flop-Schaltungen, und zwar eine Reihe für jede Richtung.
Die Verbindung wird geteilt. Die Schaltungsanordnung nach 12 zeigt
ein Ende der I/O-Schnittstellensignalstrecke, an dem zwei Koppelschaltungen 1210 und 1220 eingefügt werden.
Mit der Kop pelschaltung 1210 können ausgehende Signale an
der I/O-Leitung gesteuert werden, während mit der Koppelschaltung 1220 eintreffende
Signale beobachtet werden können.
Die Puffer 1230 schaffen eine Signalverstärkung.
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13 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Schaltungsanordnung nach 12. Sie schafft
eine mehr gedrängte
Lösung
für I/O-Schnittstellensignalstrecken
als die Schaltungsanordnung nach 12, da
die Koppelschaltung 1310 zur Steuerung ausgehender Signale
und zur Beobachtung eintreffender Signale verwendet wird. Die Puffer 1320 werden
in die Rückkopplungsschleife
der Koppelschaltung 1310 eingefügt.
