TWI734877B

TWI734877B - 使用usb且具電壓可調功能的jtag控制裝置及其方法

Info

Publication number: TWI734877B
Application number: TW106143815A
Authority: TW
Inventors: 宋平
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2021-08-01
Also published as: TW201928384A

Abstract

一種使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置及其方法，透過USB連接埠接收USB信號及調節請求，並且由微控制單元將USB信號轉換為JTAG信號以輸出至可程式邏輯模組，以及傳送相應調節請求的電壓調節數值至數位轉類比元件以產生相應的第一輸出電壓，接著低壓差線性穩壓器對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓且輸出至可程式邏輯模組，以便可程式邏輯模組將第二輸出電壓作為JTAG信號的電壓，進而使JTAG信號的電壓能夠被調節，用以提高JTAG控制裝置的可用性之技術功效。

Description

使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置及其方法

本發明涉及一種檢測裝置及其方法，特別是應用在檢測印刷電路板的元件之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置及其方法。

近年來，隨著電子電路的普及與蓬勃發展，如何有效檢測電子電路是否正確，便成為各家廠商亟欲解決的問題之一。

一般而言，檢測印刷電路板上的電子電路、晶片等等可透過邊界掃描（Boundary Scan）的技術來實現，而隨著邊界掃描技術的推廣，各種基於聯合測試工作群組（Joint Test Action Group, JTAG）的控制裝置（以下簡稱為JTAG控制裝置）便如雨後春筍般出現，例如：使用RJ45的JTAG控制裝置、使用PCIE的JTAG控制裝置、使用USB的JTAG控制裝置等等。其中，又以使用USB的JTAG控制裝置在使用上最為方便快捷，然而，其無法調節JTAG電壓或速度的缺陷，限制了JTAG控制裝置的可用性，故具有JTAG控制裝置的可用性不佳的問題。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在JTAG控制裝置的可用性不佳之問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

本發明揭露一種使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置及其方法。

首先，本發明揭露一種使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置，此裝置包含：微控制單元、可程式邏輯模組及反饋模組。其中，微控制單元透過USB連接埠接收調節請求，並且將來自USB連接埠的USB信號轉換為JTAG信號，以及透過積體電路匯流排接收電壓數值及傳送相應調節請求的電壓調節數值，當接收到的電壓數值與傳送的電壓調節數值的誤差超過預設範圍時，調整電壓調節數值以使電壓數值與調整前的電壓調節數值的誤差在預設範圍內；所述可程式邏輯模組用以自微控制單元接收JTAG信號，並且接收第二輸出電壓作為JTAG信號的電壓，使JTAG信號的電壓成為可調，並將JTAG信號輸出至JTAG連接器。

在反饋模組的部分，其包含：數位轉類比元件、低壓差線性穩壓器及類比轉數位元件。其中，數位轉類比元件用以自微控制單元接收電壓調節數值以產生相應的第一輸出電壓；低壓差線性穩壓器電性連接數位轉類比元件及可程式邏輯模組，用以對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓，並且將第二輸出電壓輸出至可程式邏輯模組；類比轉數位元件電性連接低壓差線性穩壓器及微控制單元，用以持續將第二輸出電壓轉換為相應的電壓數值，並且透過積體電路匯流排將電壓數值傳送至微控制單元。

另外，本發明揭露一種使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法，應用在具有微控制單元、可程式邏輯模組及反饋模組的裝置，其步驟包括：微控制單元透過USB連接埠接收調節請求，並且將來自USB連接埠的USB信號轉換為JTAG信號以輸出至可程式邏輯模組；微控制單元透過積體電路匯流排傳送相應調節請求的電壓調節數值至反饋模組的數位轉類比元件以產生相應的第一輸出電壓；反饋模組的低壓差線性穩壓器對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓，並且將此第二輸出電壓輸出至可程式邏輯模組；反饋模組的類比轉數位元件持續將第二輸出電壓轉換為相應的電壓數值，並且透過積體電路匯流排將此電壓數值傳送至微控制單元；微控制單元透過積體電路匯流排接收電壓數值，當接收到的電壓數值與傳送的電壓調節數值的誤差超過預設範圍時，調整電壓調節數值以使電壓數值與調整前的電壓調節數值的誤差在預設範圍內；可程式邏輯模組接收第二輸出電壓作為所述JTAG信號的電壓，使JTAG信號的電壓成為可調，並將JTAG信號輸出至JTAG連接器。

本發明所揭露之裝置與方法如上，與先前技術的差異在於本發明是透過USB連接埠接收USB信號及調節請求，並且由微控制單元將USB信號轉換為JTAG信號以輸出至可程式邏輯模組，以及傳送相應調節請求的電壓調節數值至數位轉類比元件以產生相應的第一輸出電壓，接著低壓差線性穩壓器對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓且輸出至可程式邏輯模組，以便可程式邏輯模組將第二輸出電壓作為JTAG信號的電壓，進而使JTAG信號的電壓能夠被調節。

透過上述的技術手段，本發明可以達成提高JTAG控制裝置的可用性之技術功效。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

在說明本發明所揭露之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置及其方法之前，先對本發明所自行定義的名詞作說明，本發明所述的是指第一輸出電壓是指由數位轉類比元件根據電壓調節數值所產生的輸出電壓；所述第二輸出電壓則是由低壓差線性穩壓器132對第一輸出電壓進行穩壓後所產生的輸出電壓。在實際實施上，第二輸出電壓同時輸出至可程式邏輯模組及類比轉數位元件，其中，輸出至可程式邏輯模組的第二輸出電壓將作為JTAG信號的電壓，而輸出至類比轉數位元件的第二輸出電壓則是提供類比轉數位元件將此第二輸出電壓轉換為數位信號的電壓數值，以便傳送至微控制單元，使微控制單元能夠根據接收到的電壓數值調整電壓調節數值，進而達到使JTAG信號的電壓成為可調的目的。

以下配合圖式對本發明使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置及其方法做進一步說明，請先參閱「第1圖」，「第1圖」為本發明使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置之方塊圖，此裝置包含：微控制單元110、可程式邏輯模組120及反饋模組130。其中，微控制單元110用以透過USB連接埠接收調節請求，並且將來自USB連接埠的USB信號轉換為JTAG信號，以及透過積體電路匯流排（Inter-Integrated Circuit Bus,I² C Bus）接收電壓數值及傳送相應此調節請求的電壓調節數值，當接收到的電壓數值與傳送的電壓調節數值的誤差超過預設範圍時，調整電壓調節數值以使電壓數值與調整前的電壓調節數值的誤差在預設範圍內。舉例來說，假設調節請求是請求將電壓調節為5V，那麼代表電壓調節數值設為5V，至於接收到的電壓數值則是來自於類比轉數位元件133轉換第二輸出電壓所產生的數據，倘若電壓數值為4.8V，代表電壓數值與電壓調節數值的誤差為0.2V，假設預設範圍為0.1V，代表微控制單元110需要調整電壓調節數值，例如：至少增加0.1V，至多增加0.3V。如此一來，即可使得電壓數值在4.9V至5.1V的範圍內，其與調整前的電壓調節數值（即：5V）誤差在預設範圍內。特別要說明的是，所述調節請求除了包含電壓調節數值之外，還可包含速度調節數值，以便微控制單元110根據速度調節數值產生相應的時脈信號及速度控制信號，並且傳送至可程式邏輯模組120以進行JTAG信號的速度調節，舉例來說，假設速度調節數值設為24MHz，微控制單元110會產生相應的時脈信號24MHz及速度控制信號，所述速度控制信號將使微控制單元110的腳位「I/O 1」及「I/O 2」皆為低電位，以數位信號表示即為「00」，稍後將配合圖式對此部分作詳細說明。另外，所述預設範圍則是由使用者所設定，再傳送至微控制單元110，由微控制單元110透過USB連接埠接收，並且儲存在微控制單元110的記憶體中，提供作為誤差比對之用。

可程式邏輯模組120用以自微控制單元110接收JTAG信號，並且接收第二輸出電壓作為所述JTAG信號的電壓，使所述JTAG信號的電壓成為可調，以及將JTAG信號輸出至JTAG連接器。在實際實施上，可程式邏輯模組120為「複雜可程式邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device, CPLD）」或「現場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）」。另外，可程式邏輯模組120可自微控制單元110接收時脈信號及速度控制信號，用以進行電平轉換及分頻以對JTAG信號進行速度調節，舉例來說，假設信號輸出的最大頻率為「48MHz/2=24MHz」、CPLD／FPGA的參考時脈信號為48MHz，使用二個輸入／輸出腳位（I/O Pin）作為信號輸出速度的控制信號，例如：「00」表示設置速度為24MHz、「01」表示設置速度為12MHz、「10」表示設置速度為6MHz、「11」表示設置速度為3MHz。

反饋模組130電性連接微控制單元110及可程式邏輯模組120，所述反饋模組130包含：數位轉類比元件131、低壓差線性穩壓器132及類比轉數位元件133。其中，數位轉類比元件131用以自微控制單元110接收電壓調節數值以產生相應的第一輸出電壓。所述數位轉類比元件131亦可稱為數位類比轉換器（Digital to Analog Converter, DAC），其為能夠將數位信號轉換成為類比信號的積體電路，並且能夠兼容積體電路匯流排。

低壓差線性穩壓器132電性連接數位轉類比元件131及可程式邏輯模組120，用以對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓，並且將第二輸出電壓輸出至可程式邏輯模組120。在實際實施上，低壓差線性穩壓器132是線性直流穩壓器的一種，用途是提供穩定的直流電壓電源。相比於一般線性直流穩壓器，低壓差線性穩壓器能在更小的輸出輸入電壓差的情況下運作。

類比轉數位元件133電性連接低壓差線性穩壓器132及微控制單元110，用以持續將類比的第二輸出電壓轉換為數位的相應電壓數值，並且透過積體電路匯流排將轉換後的電壓數值傳送至微控制單元110。所述類比轉數位元件133亦可稱為類比數位轉換器（Analog to Digital Converter, ADC），其為能夠將類比信號轉換成為數位信號的積體電路，並且能夠兼容積體電路匯流排。

接著，請參閱「第2A圖」及「第2B圖」，「第2A圖」及「第2B圖」為本發明使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法之流程圖，應用在具有微控制單元110、可程式邏輯模組120及反饋模組130的裝置，其步驟包括：微控制單元110透過USB連接埠接收調節請求，並且將來自USB連接埠的USB信號轉換為JTAG信號以輸出至可程式邏輯模組120（步驟210）；微控制單元110透過積體電路匯流排傳送相應調節請求的電壓調節數值至反饋模組130的數位轉類比元件131以產生相應的第一輸出電壓（步驟220）；反饋模組130的低壓差線性穩壓器132對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓，並且將此第二輸出電壓輸出至可程式邏輯模組120（步驟230）；反饋模組130的類比轉數位元件133持續將第二輸出電壓轉換為相應的電壓數值，並且透過積體電路匯流排將此電壓數值傳送至微控制單元110（步驟240）；微控制單元110透過積體電路匯流排接收電壓數值，當接收到的電壓數值與傳送的電壓調節數值的誤差超過預設範圍時，調整電壓調節數值以使電壓數值與調整前的電壓調節數值的誤差在預設範圍內（步驟250）；可程式邏輯模組120接收第二輸出電壓作為JTAG信號的電壓，使JTAG信號的電壓成為可調，並將JTAG信號輸出至JTAG連接器（步驟260）。透過上述步驟，即可透過USB連接埠接收USB信號及調節請求，並且由微控制單元110將USB信號轉換為JTAG信號以輸出至可程式邏輯模組120，以及傳送相應調節請求的電壓調節數值至數位轉類比元件131以產生相應的第一輸出電壓，接著低壓差線性穩壓器132對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓且輸出至可程式邏輯模組120，以便可程式邏輯模組120將第二輸出電壓作為JTAG信號的電壓，進而使JTAG信號的電壓能夠被調節。

特別要說明的是，在步驟210之後，微控制單元110更可根據速度調節數值產生時脈信號及速度控制信號以傳送至可程式邏輯模組120，使可程式邏輯模組120進行電平轉換及分頻，用以對JTAG信號進行速度調節（步驟211）。

以下配合「第3圖」及「第4圖」以實施例的方式進行如下說明，請先參閱「第3圖」，「第3圖」為應用本發明將USB信號轉換為JTAG信號並調整電壓之示意圖。在實際實施上，使用者可將USB連接埠310連接至外部的USB連接器以便接收USB信號及調節請求，並且依序經由USB連接埠310、通用序列匯流排330傳送至微控制單元110，其中，所述調節請求包含電壓調節數值。接著，微控制單元110會將USB信號轉換為JTAG信號傳送至可程式邏輯模組120，以及透過積體電路匯流排傳送電壓調節數值至數位轉類比元件131。然後，所述數位轉類比元件131根據電壓調節數值產生相應的第一輸出電壓以輸出至低壓差線性穩壓器132，由低壓差線性穩壓器132對直流電的第一輸出電壓進行穩壓後產生第二輸出電壓，並且將此第二輸出電壓輸出至可程式邏輯模組120及類比轉數位元件133。如此一來，可程式邏輯模組120即可將JTAG信號輸出至JTAG連接器320，並且將第二輸出電壓作為JTAG信號的電壓，而由於第二輸出電壓可透過微控制單元110進行調整，所以使得JTAG信號的電壓成為可調。此時，連接JTAG連接器320的外部裝置便能夠接收JTAG信號進行測試，例如：執行邊界掃描、測試印刷電路板（Printed circuit board, PCB）等等。在實際實施上，JTAG連接器320是包含4或5個接腳的介面，例如：TDI（測試資料輸入）、TDO（測試資料輸出）、TCK（測試時脈）、TMS（測試模式選擇）及TRST（測試重置），其中，接腳「TRST」為可選。藉由JTAG連接器320可以將JTAG信號輸出至連接的外部裝置，用以對其中的印刷電路板的所有晶片進行測試。

如「第4圖」所示意，「第4圖」為應用本發明控制傳送JTAG信號的速度之示意圖。前面提到，微控制單元110可根據速度調節數值產生時脈信號及速度控制信號以傳送至可程式邏輯模組120，以「第4圖」為例，微控制單元110可透過腳位「CLKOUT」與可程式邏輯模組120的腳位「CLK0」相互連接，用以傳送時脈信號；微控制單元110可透過腳位「I/O 1」及「I/O 2」分別與可程式邏輯模組120的腳位「I/O 1」及「I/O 2」相互連接，用以傳送速度控制信號，舉例來說，腳位「I/O 1」及「I/O 2」可分別以「00」、「01」、「10」及「11」的組合分別表示設置速度為24MHz、12MHz、6MHz及3MHz等四種時脈，當腳位「I/O 1」及「I/O 2」為「00」時，使腳位「CLKOUT」傳送時脈信號為24MHz；當「I/O 1」及「I/O 2」為「01」時，使腳位「CLKOUT」傳送時脈信號為12MHz；當「I/O 1」及「I/O 2」為「10」時，使腳位「CLKOUT」傳送時脈信號為6MHz；當「I/O 1」及「I/O 2」為「11」時，使腳位「CLKOUT」傳送時脈信號為3MHz。如此一來，微控制單元110即可控制JTAG信號傳送至可程式邏輯模組120的速度。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於透過USB連接埠接收USB信號及調節請求，並且由微控制單元110將USB信號轉換為JTAG信號以輸出至可程式邏輯模組120，以及傳送相應調節請求的電壓調節數值至數位轉類比元件131以產生相應的第一輸出電壓，接著低壓差線性穩壓器132對第一輸出電壓進行穩壓以產生第二輸出電壓且輸出至可程式邏輯模組120，以便可程式邏輯模組120將第二輸出電壓作為JTAG信號的電壓，進而使JTAG信號的電壓能夠被調節，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在的問題，進而達成提高JTAG控制裝置的可用性之技術功效。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧微控制單元120‧‧‧可程式邏輯模組130‧‧‧反饋模組131‧‧‧數位轉類比元件132‧‧‧低壓差線性穩壓器133‧‧‧類比轉數位元件310‧‧‧USB連接埠320‧‧‧JTAG連接器330‧‧‧USB匯流排步驟210‧‧‧微控制單元透過一USB連接埠接收一調節請求，並且將來自該USB連接埠的一USB信號轉換為一JTAG信號以輸出至可程式邏輯模組步驟211‧‧‧該微控制單元根據速度調節數值產生一時脈信號及一速度控制信號以傳送至該可程式邏輯模組，使該可程式邏輯模組進行電平轉換及分頻，用以對該JTAG信號進行速度調節步驟220‧‧‧該微控制單元透過一積體電路匯流排傳送相應該調節請求的一電壓調節數值至反饋模組的一數位轉類比元件以產生相應的一第一輸出電壓步驟230‧‧‧該反饋模組的一低壓差線性穩壓器對該第一輸出電壓進行穩壓以產生一第二輸出電壓，並且將該第二輸出電壓輸出至該可程式邏輯模組步驟240‧‧‧該反饋模組的一類比轉數位元件持續將該第二輸出電壓轉換為相應的一電壓數值，並且透過該積體電路匯流排將該電壓數值傳送至該微控制單元步驟250‧‧‧該微控制單元透過該積體電路匯流排接收該電壓數值，當接收到的該電壓數值與傳送的該電壓調節數值的誤差超過一預設範圍時，調整該電壓調節數值以使該電壓數值與調整前的該電壓調節數值的誤差在該預設範圍內步驟260‧‧‧該可程式邏輯模組接收該第二輸出電壓作為該JTAG信號的電壓，使該JTAG信號的電壓成為可調，並將該JTAG信號輸出至一JTAG連接器

第1圖為本發明使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置之方塊圖。第2A圖及第2B圖為本發明使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法之流程圖。第3圖為應用本發明將USB信號轉換為JTAG信號並調整電壓之示意圖。第4圖為應用本發明控制傳送JTAG信號的速度之示意圖。

110‧‧‧微控制單元

120‧‧‧可程式邏輯模組

130‧‧‧反饋模組

131‧‧‧數位轉類比元件

132‧‧‧低壓差線性穩壓器

133‧‧‧類比轉數位元件

Claims

一種使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置，該裝置包含：一微控制單元，用以透過一USB連接埠接收一調節請求，並且將來自該USB連接埠的一USB信號轉換為一JTAG信號，以及透過一積體電路匯流排接收一電壓數值及傳送相應該調節請求的一電壓調節數值，當接收到的該電壓數值與傳送的該電壓調節數值的誤差超過一預設範圍時，調整該電壓調節數值以使該電壓數值與調整前的該電壓調節數值的誤差在該預設範圍內；一可程式邏輯模組，用以自該微控制單元接收該JTAG信號，並且接收一第二輸出電壓作為該JTAG信號的電壓，使該JTAG信號的電壓成為可調，並將該JTAG信號輸出至一JTAG連接器；以及一反饋模組，電性連接該微控制單元及該可程式邏輯模組，該反饋模組包含：一數位轉類比元件，用以自該微控制單元接收該電壓調節數值以產生相應的一第一輸出電壓；一低壓差線性穩壓器，電性連接該數位轉類比元件及該可程式邏輯模組，用以對該第一輸出電壓進行穩壓以產生該第二輸出電壓，並且將該第二輸出電壓輸出至該可程式邏輯模組；以及一類比轉數位元件，電性連接該低壓差線性穩壓器及該微控制單元，用以持續將該第二輸出電壓轉換為相應的該電壓數值，並且透過該積體電路匯流排將該電壓數值傳送至該微控制單元。
根據申請專利範圍第1項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置，其中該調節請求包含該電壓調節數值及一速度調節數值。
根據申請專利範圍第2項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置，其中該微控制單元根據該速度調節數值產生一時脈信號及一速度控制信號以傳送至該可程式邏輯模組，使該可程式邏輯模組進行電平轉換及分頻，用以對該JTAG信號進行速度調節。
根據申請專利範圍第1項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置，其中該可程式邏輯模組為複雜可程式邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device, CPLD）或現場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）。
根據申請專利範圍第1項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制裝置，其中該預設範圍為該微控制單元透過該USB連接埠接收，並且儲存在該微控制單元的記憶體。
一種使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法，應用在具有一微控制單元、一可程式邏輯模組及一反饋模組的裝置，其步驟包括：該微控制單元透過一USB連接埠接收一調節請求，並且將來自該USB連接埠的一USB信號轉換為一JTAG信號以輸出至該可程式邏輯模組；該微控制單元透過一積體電路匯流排傳送相應該調節請求的一電壓調節數值至該反饋模組的一數位轉類比元件以產生相應的一第一輸出電壓；該反饋模組的一低壓差線性穩壓器對該第一輸出電壓進行穩壓以產生一第二輸出電壓，並且將該第二輸出電壓輸出至該可程式邏輯模組；該反饋模組的一類比轉數位元件持續將該第二輸出電壓轉換為相應的一電壓數值，並且透過該積體電路匯流排將該電壓數值傳送至該微控制單元；該微控制單元透過該積體電路匯流排接收該電壓數值，當接收到的該電壓數值與傳送的該電壓調節數值的誤差超過一預設範圍時，調整該電壓調節數值以使該電壓數值與調整前的該電壓調節數值的誤差在該預設範圍內；以及該可程式邏輯模組接收該第二輸出電壓作為該JTAG信號的電壓，使該JTAG信號的電壓成為可調，並將該JTAG信號輸出至一JTAG連接器。
根據申請專利範圍第6項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法，其中該調節請求包含該電壓調節數值及一速度調節數值。
根據申請專利範圍第7項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法，其中該方法更包含該微控制單元根據該速度調節數值產生一時脈信號及一速度控制信號以傳送至該可程式邏輯模組，使該可程式邏輯模組進行電平轉換及分頻，用以對該JTAG信號進行速度調節的步驟。
根據申請專利範圍第6項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法，其中該可程式邏輯模組為複雜可程式邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device, CPLD）或現場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）。
根據申請專利範圍第6項之使用USB且具電壓可調功能的JTAG控制方法，其中該預設範圍為該微控制單元透過該USB連接埠接收，並且儲存在該微控制單元的記憶體。