Boundary-Scan bei Funktionstestern stark im Kommen

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29.10.2015 BOUNDARY-SCAN ZUR INTEGRATION IN TESTSYSTEME
Boundary-Scan bei Funktionstestern stark im Kommen
In Zeiten zunehmend höher integrierter Bauteile und ausgefeilter SMD-Technik kommt Funktionstests von Bauteilen immer mehr
Bedeutung zu. Waren vor 15 Jahren In-Circuit-Tester noch unangefochtene Nummer Eins am westeuropäischen ATE-Markt, dominieren
heute Kombinationen aus Funktions-, Struktur- und Boundary-Scan-Tests. Jtag Technologies bietet Boundary-Scan-Systeme für die
Integration in Testsysteme unterschiedlicher Hersteller und ermöglicht den Aufbau günstiger Mini-ATE-Systeme ebenso wie hochflexibler
ATE-Systeme für viele unterschiedliche Tests.
Fachartikel von Peter van den Eijnden
Als sich viele der Lowcost-Großserien-Produktionen nach Asien und in andere Billiglohn-Standorte verlagert
haben, gingen auch die teuren Großserien-Tester, meist In-Circuit-Tester, mit auf die Reise. In Europa und
Nordamerika konzentrieren sich Testingenieure inzwischen auf das Testen geringerer Stückzahlen von
werthaltigeren Produkten. Da indes keine Testmethode alles abdecken kann, kommen hierbei meist universelle
Funktionstester zum Einsatz.
Funktionstester erfordern Fachkenntnisse
Funktionstester stimulieren und überwachen die Funktionalität eines Systems (meist
einer Leiterplattenbaugruppe) mithilfe präziser Signalgeneratoren und Messgeräte wie
Mustergeneratoren, Oszilloskope oder Zähler. Im Gegensatz zur Programmierung eines
In-Circuit-Testers erfordert die Programmentwicklung für eine Funktionstestlösung
detaillierte Fachkenntnisse über die Funktionsweise der Baugruppe, um eine gute
Testtiefe zu erreichen. Diese produktspezifischen Fachkenntnisse erfordern wiederum
qualifiziertes Personal, das sich diese Kenntnisse zeitaufwendig aneignen muss, wodurch
hohe Kosten entstehen.
Im Jahr 2013 wurde das
Konzept von JFT auf
verschiedene Plattformen
wie Labview portiert und
ergänzt dort kostengünstige
Funktionstest-Plattformen.
(Bild: National Instruments)
Jtag /Boundary-Scan-Testtechnologie ist in der Lage, tiefgehende Tests an zahlreichen
digitalen und gemischt analog/digitalen Schaltungen zu automatisieren. Die Technologie lässt sich leicht in
Funktionstester integrieren, sofern der Lieferant der Jtag-Lösung die entsprechenden Treiberpakete anbietet.
So funktioniert Jtag/Boundary-Scan
Die IEEE-Richtlinie „standard test access port and boundary-scan architecture“
beschreibt die Logik, die für den Zugriff auf die Steuerung der Pins eines Bauteils
erforderlich ist. Der Zugriff erfolgt über das bauteilinterne Boundary-ScanSchieberegister (BSR). Mithilfe dieses Registers können die Ein- und Ausgangspins des
Bauteils kontrolliert werden, um so den Test einer Baugruppe zu vereinfachen. Sobald
die Pins eines Bauteils steuer- und beobachtbar sind, lassen sich Testmuster senden und
empfangen, mit denen die Schaltung auf Kurzschlüsse und Unterbrechungen geprüft
werden kann.
Mit JTAG/Boundary-Scan
lassen sich Verbindungen
von Boundary-ScanBauteilen untereinander
ebenso wie zwischen
Boundary-Scan-Bauteilen
und aktiven ICs testen.
(Bild: National Instruments)
Dieses Konzept lässt sich auf Verbindungen zwischen Boundary-Scan-Bauteilen
untereinander sowie zwischen Boundary-Scan-Bauteilen und aktiven ICs wie etwa Memories anwenden. Bei
komplexen Testaufgaben wie dem simultanen Test aller Boardanschlüsse oder der Überprüfung einer DDRSchnittstelle zahlt es sich aus, einen automatischen Programmgenerator einzusetzen, um die Sequenz der
Testvektoren und sichere Board-Zustände zu berechnen. Für einfachere Tests wie der Stimulierung eines DigitalAnalog-Wandlers genügen einfache Skripte, um die Pingruppen zu steuerbaren Variablen zusammenzufassen.
Automatisierte Boundary-Scan-Technologie
Das Unternehmen Jtag Technologies hat massiv in die Entwicklung von Boundary-ScanSystemen investiert, die sich optional in Testsysteme verschiedener Hersteller
integrieren lassen. PIP/LV (Production Integration Package for Labview), eines der
meistgenutzten Boundary-Scan-Systeme, ist für National Instruments Labview ausgelegt.
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08.12.2015
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Mithilfe von PIP/LV können Testentwickler alle Tools der Software Provision für die
automatisierte Testgenerierung nutzen. Provision importiert CAD-generierte Netzlisten
des Prüflings sowie Beschreibungsmodelle für Boundary-Scan-Bauteile (BSDL) und
proprietäre Modelle (aktuell mehr als 100.000 Bauteile), die die Funktion nicht
Boundary-Scan-fähiger Bauteile (Cluster) beschreiben.
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JFT/Labview mit VisaTreiber beim Test eines
D/A-Wandlers. BoundaryScan-Zugriff auf ein FPGA
und ein digitales Voltmeter
unterstützen den Test.
(Bild: National Instruments)
Nach der Provision-internen Verifizierung können die resultierenden Testprogramme für die Plattform des
Funktionstesters freigegeben und über Labviews Buttons virtueller Instrumente (Labview VI), die die PIP/LVSchnittstelle bilden, aufgerufen werden. Außer dem Code der Testprogramme kann Provision auch Applikationen
zum Programmieren von Flash-Bauteilen (NOR, NAND und serielle Bauteile) erzeugen. Nicht zuletzt lassen sich
nahezu alle programmierbaren Logikbauteile wie CPLDs, FPGAs, Konfigurations-PROMs usw. konfigurieren.
Script-basierende JTAG-Testlösungen
Die Jtag-Funktionstestlösung JFT (Jtag Functional Test) bietet einen einfachen Zugang
zur Low-level-Steuerung der Pins von Boundary-Scan-Bauteilen und ist in der OpenSource-Skriptsprache Python entwickelt. Das Tool ist dafür gedacht, Pegel einzelner Pins
umzuschalten oder mehrere Pins zu gruppieren und als Programmvariable wie einen Bus
anzusprechen. Unter JFT lassen sich sehr einfach Programme mit Schleifen, bedingten
Verzweigungen und Abfragen von Grenzwerten erstellen. Der modulare Ansatz
ermöglicht die Generierung wiederverwendbarer Codeblöcke, die sich zwischen
unterschiedlichen Testprojekten austauschen lassen.
Boundary-Scan-Controller
JT 37×7/PXI, verbunden mit
der MAC-Panel-Scoutkompatiblen
Signalaufbereitungsschnittstelle
JT2147/DAK.
(Bild: National Instruments)
Im Jahr 2013 wurde das Konzept von JFT auf verschiedene Plattformen wie Labview
portiert und ergänzt dort kostengünstige Funktionstest-Plattformen. Durch den Zugriff auf die Pins komplexer
Bauteile wie FPGAs, Mikroprozessoren und DSPs erhalten Programmierer einen sicheren und vorhersagbaren
Zugang zum inneren Kern eines Baugruppendesigns. Ein alternativer Funktionstest-Ansatz würde das Erstellen
spezieller Test-Firmware erfordern, die das Booten und zumindest teilweise Funktionieren der Baugruppe als
Bedingung für den Beginn des Tests voraussetzt.
Auf der jährlich von National Instruments veranstalteten Fachkonferenz „Automated
Test Summit“ können sich ATE-Entwickler über aktuelle Trends und Technologien der
Test-Branche informieren.
Auch die modularen Tester der Flex-Serie von A.T.E. Solutions, englischer Anbieter
automatischer Funktionstest-Lösungen, sind oft mit Jtag/Boundary-Scan-Ergänzungen
von Jtag Technologies ausgestattet. Ergänzend zu den Softwarewerkzeugen bietet Jtag
hochintegrierte Anschlusssysteme, die kompatibel mit den Systemen führender Anbieter
wie MAC Panel und Virginia Panel sind. Für den Einsatz mit Boundary-Scan-Controllern
im PXI(e)-Format beinhalten diese Verbindungssysteme eine aktive Aufbereitung für die
Jtag-Test-Access-Port-Signale sowie weitere I/O-Kanäle.
Flex30-System von A.T.E.
Solutions als Beispiel für
Funktionstestsysteme,
ergänzt um einen PXIController von JTAG
Technologies und einer
Virginia PanelAdapterschnittstelle.
Softwareplattform ist NI
Teststand.
(Bild: National Instruments)
TESTS AN SCHALTUNGEN AUTOMATISIEREN
Beim Test hochwertiger Produkte in kleineren Stückzahlen spielen Funktionstests ein große Rolle. Zum Einsatz kommen meist universelle
Funktionstester, die indes einige Fachkenntnis erfordern. Durch die Integration von JTAG-/Boundary-Scan-Testtechnik in diese Funktionstester lassen
sich Tests an digitalen und gemischt analog/digitalen Schaltungen automatisieren. So ist die JTAG-Funktionstestlösung JFT von JTAG Technologies
bereits auf unterschiedliche Plattformen portiert und unterstützt dort kostengünstige Testplattformen.
Nach Bedarf kundenspezifisch oder hochflexibel
Am Low-Budget-Ende des Spektrums lässt sich ein auf Basis der Mios-Tester von Jtag
Technologies ein Mini-Boundary-Scan-Testsystem konfigurieren, das Boundary-ScanTest-Access-Ports sowie digitale und analoge I/Os umfasst. In Verbindung mit National
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Instruments Labview und den vielseitigen Labview-JFT-Paketen lässt sich für etwa ab
8500 Euro ein leistungsfähiges, kundenspezifisches Mini-ATE-System zusammenstellen.
Optional ist das Boundary-Scan-System zusammen mit Netzteilen und I/O-Ressourcen in
einer re-konfigurierbaren Adapterkassette verfügbar.
Das obere Ende des Spektrums bilden hochflexible ATE-Systeme mit VPC- oder MACPanel-Adapterschnittstellen, die eine hohe Vielfalt an PXI-, LXI- und sogar GPIBInstrumente beinhalten können. So sind vielfältige Testprozesse einschließlich HF- und
Mikrowellen-Tests möglich.
Die JT 57xx-Serie besteht
aus kombinierten
JTAG/Boundary-ScanControllern plus MixedSignal-I/O-Testsystem.
(Bild: National Instruments)
Productronica 2015: Halle A1, Stand 265 (mou)
Weblinks
• Link zur Produktübersicht
ÜBER DEN AUTOR
Peter van den Eijnden
ist Managing Director bei JTAG Technologies in Eindhoven, NL.
○ UNTERNEHMEN
JTAG Technologies BV
Boschdijk 50
0 Eindhoven
Niederlande
Zum Firmenprofil
National Instruments Germany GmbH
Ganghoferstr. 70 b
80339 München
Deutschland
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