数字系统测试技术讲义.ppt

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1、2 几个术语,出错/错误(Error),真速测试（AT-Speed Testing),参数测试和逻辑测试,测试主输入(Primary Input),测试主输出(Primary Output),测试图形/样式（Test Pattern）测试矢量（Test Vectors）,测试生成,故障覆盖率,3 故障模型,故障的模型化与模型化故障,（1）固定型故障（Stuck Faults）,固定1故障(stuck-at-1)，s-a-1 固定0故障(stuck-at-0)，s-a-0,（2）桥接故障（Bridge Faults）,桥接故障:两根或多根信号线间的短接,3 故障模型,（2）桥接故障（Bridge

2、 Faults）,（3）延迟故障（Delay Faults）,延迟故障:电路延迟超过允许值而引起的故障时延测试验证电路中任何通路的传输延迟不超 过系统时钟周期,3 故障模型,（4）暂态故障（Temporary Faults）,类型：瞬态故障和间歇性故障,瞬态故障：电源干扰和粒子辐射等原因造成间歇性故障：元件参数变化、接插件不可靠等造成,11.1数字系统测试的基本原理,11.1.2 组合电路测试方法简介 1 敏化通路法和D算法 2 布尔差分法,1 敏化通路法和D算法,通路（Path）和敏化通路(Sensitized Path),（1）敏化通路法,a f y 01 01 01 10 10 10,故

3、障a fg:故障传播或前向跟踪,一致性检验或反相跟踪(Backward Trace),电路的敏化过程,1 敏化通路法和D算法,故障传播和通路敏化的条件,通路内一切与门和与非门的其余输入端均应赋于“1”值，而一切或门和或非门的其余输入端应赋于“0”值。,有扇出电路的敏化过程,1 敏化通路法和D算法,单通路敏化成功，双通路敏化失败的例子,（111）不是x2：s-a-0的测试矢量（110）和（011）是x2：s-a-0的测试矢量,1 敏化通路法和D算法,扇出对敏化通路的影响，三种情况：单通路和多通路都产生测试矢量 仅单通路能产生测试矢量 仅多通路能产生测试矢量,小结,Schneider反例说明一维敏

4、化不是一种算法,对一特定故障寻找敏化通路时，还应考虑同时敏 化多个单通路的可能组合-多维敏化,对于多维敏化，必须寻球一种真正的算法-D算法,11.1数字系统测试的基本原理,11.1.3 时序电路测试方法简介 1 迭接阵列 2 测试序列的产生,11.1.3 时序电路测试方法简介,引言,时序逻辑电路的测试比组合电路困难,时序电路中存在反馈，对电路的模拟、故障的侦查和定位带来困难,时序电路中，t时刻的输出响应，既取决于t时刻的输入，又取决于在此以前的输入，甚至可能与从初始状态一直到时刻t的所有输入都有关系,时序电路的存贮作用往往使电路中一个单故障相当于组合电路中的多故障，测试时序电路中一个故障不再是

5、单个简单的测试矢量，而需要一定长度的输入矢量序列,11.1.3 时序电路测试方法简介,引言,时序时序电路的测试生成需特别考虑,既要处理逻辑相关性又要处理时序相关性,需要特别处理诸如时钟线、反馈线、状态变量线等连线,需要建立全电路正确的时序关系,采用可测试设计和内建自测试技术可显著提高时序 电路测试效率,1 迭接阵列,用于建立时序电路的组合化模型原理：将时序电路各时段上的函数关系 空间上的函数关系 组合电路的D算法等生成测试矢量,时序电路的一般模型,1 迭接阵列,阵列单元模型,形成：把反馈线断开，把某时刻的电路展开成一个阵列单元。阵列单元的输入是主输入X(j)和现态y(j)，输出是主输出Z（j）

6、和次态y（j+1），把1，2，k各时刻的阵列单元串接起来，就组成一个迭接阵列模型。,缺点：对大型时序电路，计算量太大,2 测试序列的产生,功能测试和功能核实法测试同步时序电路,功能核实法测试同步时序电路的过程,利用同步序列或引导序列，将可能处于任何状态的时序机同步或引导到一个固定或已知的状态,利用核实序列（例如区分序列）核实状态转换功能。根据被测电路的输出来识别其初态、末态以及中间经过的诸状态，从而侦查出故障,既约同步时序电路：电路中任何两个状态均不等价,强联接时序电路：对时序机的任意两个状态，都存在一个输入序列使其从一个状态转换到另一个状态,2 测试序列的产生,（1）同步序列,-将时序电路从

7、任意状态转换到同一个已知末态的序列,用同步树求同步序列的步骤,以系统的状态集合为树根，根据不同输入激励向下分支，得到响应状态的集合，并作如下处理：,相同的状态合并成一项,若新的状态集合与以前出现过的状态集合相同，则 停止向下分支，并对该状态集标记“”,若新的状态集仅含有一个元素，则停止操作，并对该状态标记“。”,其它情况则继续向下分支,2 测试序列的产生,求同步序列举例,树根开始到标记“。”的输入序列为同步序列Hs,一个时序电路，可能不存在同步序列，也可能存在多个同步序列,2 测试序列的产生,（2）引导序列,-将时序电路从一个未知状态“引导”到某些已知末态（可根据不同的响应序列来判定末态）的输

8、入序列,用引导树求引导序列的步骤,从状态转换图（表）出发，将所有状态作为树根，次态集和响应输出记录在相应的树枝下,按响应，将次态集分割成次态子集，输出相同的 次态在同一个子集中，标出各子集的输出值,若每个次态子集中的元素均相同，则停止向下分支，标记为“*”，（若每个次态子集中仅包含一个元素，则停止向下分支，并标记为“。”）,其它情况，即至少有一个子集中含有不同的元素，且该子集的集合以前没有出现过，则继续向下分支,2 测试序列的产生,求引导序列举例,2 测试序列的产生,引导树,引导序列：01，11，101,2 测试序列的产生,（3）区分序列,-能够根据不同的响应序列来区分被测电路的初态和末态的输

9、入序列,求区分序列的过程和求引导序列基本相同一种特殊的引导序列,11.1数字系统测试的基本原理,11.1.4 随机测试和穷举测试简介 1 随机测试技术 2 穷举测试技术,1 随机测试技术,（1）原理概述,确定为达到给定的故障覆盖所要求的测试长度对所给定的测试长度，估计出能得到的故障覆盖,随机测试技术-一种非确定性的故障诊断技术，它是以随机的输入矢量作为激励，把实测的响应输出信号与由逻辑仿真的方法计算得到的正常电路输出相比较，以确定被测电路是否有故障。,伪随机测试-借助伪随机序列进行随机测试的方法,关键问题,1 随机测试技术,（1）原理概述,随机测试和伪随机测试的优缺点,优点：测试生成简单,缺点

10、：一般难以保证100%的故障覆盖率，测试序列通常较长，测试的时间开销较大,2 穷举测试技术,定义-一个组合电路全部输入值的集合，构成了该电路的一个完备测试集。对n输入的被测电路，用2n个不同的测试矢量去测试该电路的方法叫穷举测试方法,穷举测试方法的优点,对非冗余组合电路中的故障提供100%的覆盖率,测试生成简单,穷举测试方法的缺点-对多输入电路，测试时间过长,穷举测试法一般用于主输入不超过20的逻辑电路,穷举测试技术,2 穷举测试技术,伪穷举测试技术,伪穷举测试的基本原理-设法将电路分成若干子电路，再对每一个子电路进行穷举测试，使所需的测试矢量数N大幅度减少，即N2n（n为电路主输入）,如何对

11、电路进行分块以尽可能减少测试矢量数目是伪穷举测试的基本问题之一,11.2 逻辑分析仪,主要内容:逻辑分析仪的特点与分类 逻辑分析仪的基本组成原理 逻辑分析仪的触发方式 逻辑分析仪的显示方式 逻辑分析仪的主要技术指标与发展趋势 逻辑分析仪的应用,11.2.1 逻辑分析仪的特点与分类,1.逻辑分析仪的特点:,输入通道多 数据捕获能力强,具有多种灵活的触发方式 具有较大的存储深度,可以观察单次或非周期信号 显示方式丰富 能够检测毛刺,2.逻辑分析仪的分类:,按工作特点分类:(1)逻辑状态分析仪(2)逻辑定时分析仪按结构特点分类:(1)台式逻辑分析仪(2)便携式逻辑分析仪(3)外接式逻辑分析仪(4)卡

12、式逻辑分析仪,台式逻辑分析仪,TLA 612,便携式逻辑分析仪,卡式逻辑分析仪,外接式逻辑分析仪,Agilent E9340A,11.2.2 逻辑分析仪的组成原理,逻辑分析仪的组成结构如图11-1所示，它主要包括数据捕获和数据显示两大部分。,11.2.3 逻辑分析仪的触发方式,数据流：逻辑分析仪对被测信号连续采样获得的一系列数据。,触发的含义：由一个事件来控制数据获取，即选择观察窗口的位置。跟踪：采集并显示数据的一次过程称为一次跟踪,触发字,数据流,数据窗口,跟踪开始,观察窗口宽度：逻辑分析仪存储深度,1 组合触发,组合触发：多通道信号的组合作为触发条件，即数据字触发。每个通道的触发条件可为：

13、“1”“0”“x”如：8个通道的组合触发条件设为：“011010X1”则：该8个通道中出现数据：01101001 或01101011 时均触发,基本的 触发跟踪方式：,触发起始跟踪,触发终止跟踪,2 延迟触发,在数据流中搜索到触发字时，并不立即跟踪，而是延迟一定数量的数据后才开始或停止存储数据，它可以改变触发字与数据窗口的相对位置。,3 序列触发,多个触发字的序列作为触发条件，当数据流中按顺序出现各个触发字时才触发。,4 手动触发（随机触发）,无条件的人工强制触发，因此观察窗口在数据流中的位置是随机的。,5 限定触发,11.2.4 逻辑分析仪的显示方式,每个通道的信号用一个伪方波显示，多个通道

14、同时显示。,1 波形显示,2 数据列表显示,将每个通道采集到的值组合成数据，按采样顺序显示。,3 反汇编显示,将数据流按照被测CPU指令系统反汇编后显示。,4 图解显示,将屏幕X，Y方向分别作为时间轴和数据轴进行显示的一种方式。它将要显示的数据通过D/A转换器变为模拟量，按照存储器中取出数据的先后顺序将转换所得的模拟量显示在屏幕上，形成一个图像的点阵。,11.2.5 逻辑分析仪的技术指标及发展趋势,1 主要技术指标,定时分析最大速率。状态分析最大速率。通道数。存储深度。触发方式。输入信号最小幅度。输入门限变化范围。毛刺捕捉能力。,2 发展趋势,分析速率、通道数、存储深度等技术指标也在不断提高 功能不断加强。与时域测试仪器示波器的结合，提高混合信号分析能力向逻辑分析系统（Logic Analyze System）方向发展。,11.2.6 逻辑分析仪的应用,1 硬件测试及故障诊断,例：ROM的指标测试,例：毛刺信号的测试,2 软件测试与分析,逻辑分析仪也可用于软件的跟踪调试，发现软硬件故障，而且通过对软件各模块的监测与效率分析还有助与软件的改进。,例：分支程序的跟踪,