深度解析SN54/74LVTH18514與SN54/74LVTH182514：3.3 - V ABT掃描測(cè)試設(shè)備的卓越性能

在如今復(fù)雜的電子系統(tǒng)中，電路板測(cè)試的高效性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。TI推出的SN54LVTH18514、SN54LVTH182514、SN74LVTH18514和SN74LVTH182514這幾款帶有20位通用總線收發(fā)器的3.3 - V ABT掃描測(cè)試設(shè)備無疑是解決相關(guān)問題的得力助手。下面，我們就來深入了解這些設(shè)備的特性和應(yīng)用。

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設(shè)備概述

這些設(shè)備是TI SCOPE可測(cè)試性集成電路家族的成員，支持IEEE Std 1149.1 - 1990邊界掃描，能大大簡(jiǎn)化復(fù)雜電路板組件的測(cè)試流程。它們通過4線測(cè)試訪問端口（TAP）接口實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試電路的掃描訪問。而且，這些設(shè)備專為3.3 - V (V_{CC})低電壓操作設(shè)計(jì)，同時(shí)具備為5 - V系統(tǒng)環(huán)境提供TTL接口的能力，這使得它們?cè)诓煌妷涵h(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

工作模式剖析

正常模式

在正常模式下，這些設(shè)備扮演20位通用總線收發(fā)器的角色，巧妙地結(jié)合了D型鎖存器和D型觸發(fā)器，允許數(shù)據(jù)在透明、鎖存或時(shí)鐘控制模式下流動(dòng)。數(shù)據(jù)在每個(gè)方向上的流動(dòng)由輸出使能（(OE{AB})和(OE{BA})）、鎖存使能（(LE{AB})和(LE{BA})）、時(shí)鐘使能（(CLKEN{AB})和(CLKEN{BA})）和時(shí)鐘（(CLK{AB})和(CLK{BA})）輸入控制。例如，對(duì)于A到B的數(shù)據(jù)流動(dòng)，當(dāng)(LE{AB})為高電平時(shí)，設(shè)備工作在透明模式；當(dāng)(LE{AB})為低電平時(shí)，如果(CLKEN{AB})為高電平且/或(CLK{AB})保持在靜態(tài)低或高邏輯電平，A數(shù)據(jù)被鎖存；若(LE{AB})為低電平且(CLKEN{AB})也為低電平，A數(shù)據(jù)在(CLK{AB})的上升沿被存儲(chǔ)。當(dāng)(OE{AB})為低電平時(shí)，B輸出有效；當(dāng)(OE{AB})為高電平時(shí)，B輸出處于高阻態(tài)。B到A的數(shù)據(jù)流動(dòng)原理相似，但使用的是(OE{BA})、(LE{BA})、(CLKEN{BA})和(CLK_{BA})輸入。

測(cè)試模式

在測(cè)試模式下，SCOPE通用總線收發(fā)器的正常操作被禁止，測(cè)試電路被啟用，用于觀察和控制設(shè)備的I/O邊界。測(cè)試電路按照IEEE Std 1149.1 - 1990中描述的協(xié)議執(zhí)行邊界掃描測(cè)試操作。四個(gè)專用測(cè)試引腳（測(cè)試數(shù)據(jù)輸入TDI、測(cè)試數(shù)據(jù)輸出TDO、測(cè)試模式選擇TMS和測(cè)試時(shí)鐘TCK）用于觀察和控制測(cè)試電路的操作。此外，測(cè)試電路還能執(zhí)行其他測(cè)試功能，如對(duì)數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行并行簽名分析（PSA）和從數(shù)據(jù)輸出生成偽隨機(jī)模式（PRPG）。所有測(cè)試和掃描操作都與TAP接口同步。

寄存器詳解

指令寄存器

指令寄存器（IR）長(zhǎng)度為8位，它就像是設(shè)備的“指揮官”，告訴設(shè)備要執(zhí)行什么指令。這些指令包含了操作模式（正常模式或測(cè)試模式）、要執(zhí)行的測(cè)試操作、在數(shù)據(jù)寄存器掃描期間要選擇哪個(gè)數(shù)據(jù)寄存器納入掃描路徑，以及在Capture - DR期間要捕獲到所選數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)來源等信息。在Capture - IR期間，IR捕獲二進(jìn)制值10000001；在Update - IR期間，移入IR的值被加載到影子鎖存器中，當(dāng)前指令更新，任何指定的模式更改生效。在上電或Test - Logic - Reset狀態(tài)下，IR被重置為二進(jìn)制值10000001，選擇IDCODE指令。

數(shù)據(jù)寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：長(zhǎng)度為48位，每個(gè)正常功能輸入引腳和I/O引腳都有一個(gè)邊界掃描單元（BSC）。它用于存儲(chǔ)要外部應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳的測(cè)試數(shù)據(jù)，以及捕獲正常片上邏輯輸出內(nèi)部和設(shè)備輸入引腳外部出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。在Capture - DR期間，捕獲到BSR的數(shù)據(jù)來源由當(dāng)前指令決定。在上電或Test - Logic - Reset狀態(tài)下，BSC 47 - 46被重置為邏輯1，確保控制A端口和B端口輸出的單元設(shè)置為安全值。
• 邊界控制寄存器（BCR）：長(zhǎng)度為3位，用于在邊界運(yùn)行（RUNT）指令的上下文中實(shí)現(xiàn)基本SCOPE指令集未包含的額外測(cè)試操作，如PRPG、PSA和二進(jìn)制計(jì)數(shù)（COUNT）。在Capture - DR期間，BCR的內(nèi)容不變；在上電或Test - Logic - Reset狀態(tài)下，BCR被重置為二進(jìn)制值010，選擇PSA測(cè)試操作。
• 旁路寄存器：是一個(gè)1位的掃描路徑，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長(zhǎng)度，減少完成測(cè)試操作所需施加的每個(gè)測(cè)試模式的位數(shù)。在Capture - DR期間，旁路寄存器捕獲邏輯0。
• 設(shè)備識(shí)別寄存器（IDR）：長(zhǎng)度為32位，可通過選擇并讀取它來識(shí)別設(shè)備的制造商、部件號(hào)和版本。對(duì)于’LVTH18514，在Capture - DR狀態(tài)下，IDR捕獲二進(jìn)制值00000000000000111101000000101111（十六進(jìn)制為0003D02F）；對(duì)于’LVTH182514，捕獲二進(jìn)制值00000000000000111110000000101111（十六進(jìn)制為0003E02F）。

狀態(tài)機(jī)及操作流程

設(shè)備中的TAP控制器是一個(gè)同步有限狀態(tài)機(jī)，根據(jù)TCK上升沿時(shí)TMS的電平在其狀態(tài)之間切換。狀態(tài)圖包含16個(gè)狀態(tài)，其中6個(gè)是穩(wěn)定狀態(tài)，10個(gè)是不穩(wěn)定狀態(tài)。主要有兩條路徑：一條用于訪問和控制所選數(shù)據(jù)寄存器，另一條用于訪問和控制指令寄存器，每次只能訪問一個(gè)寄存器。

• Test - Logic - Reset狀態(tài)：設(shè)備上電后處于此狀態(tài)，測(cè)試邏輯被重置并禁用，設(shè)備執(zhí)行正常邏輯功能。指令寄存器被重置為選擇IDCODE指令的操作碼，某些數(shù)據(jù)寄存器也可能被重置為上電值。
• Run - Test/Idle狀態(tài)：TAP控制器在執(zhí)行任何測(cè)試操作之前必須經(jīng)過此狀態(tài)。這是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)試邏輯可以主動(dòng)運(yùn)行測(cè)試或處于空閑狀態(tài)。
• Capture - DR和Capture - IR狀態(tài)：分別在選擇數(shù)據(jù)寄存器掃描和指令寄存器掃描時(shí)，相應(yīng)寄存器捕獲指定的數(shù)據(jù)值。
• Shift - DR和Shift - IR狀態(tài)：所選寄存器被置于TDI和TDO之間的掃描路徑中，數(shù)據(jù)或指令在每個(gè)TCK周期中串行移位。
• Exit1 - DR/IR和Exit2 - DR/IR狀態(tài)：用于結(jié)束數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器的掃描，且可以不重新捕獲寄存器而返回Shift狀態(tài)。
• Pause - DR/IR狀態(tài)：可暫停和恢復(fù)數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器的掃描操作，而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
• Update - DR/IR狀態(tài)：如果當(dāng)前指令要求更新所選寄存器，則在進(jìn)入此狀態(tài)后的TCK下降沿進(jìn)行更新。

電氣和時(shí)序特性

絕對(duì)最大額定值

設(shè)備在不同參數(shù)下有明確的絕對(duì)最大額定值，如電源電壓范圍為 - 0.5 V到4.6 V，輸入電壓范圍等也有相應(yīng)限制。超過這些額定值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。

推薦工作條件

不同型號(hào)的設(shè)備（如SN54和SN74系列）在電源電壓、輸入輸出電壓、電流等方面有推薦的工作范圍。例如，電源電壓推薦范圍為2.7 V到3.6 V。

電氣特性

在推薦的工作溫度范圍內(nèi)，設(shè)備在輸出電壓、輸入電流、電源電流等方面有特定的電氣特性。如(V_{OH})（高電平輸出電壓）在不同測(cè)試條件下有不同的值。

時(shí)序要求

在正常模式和測(cè)試模式下，設(shè)備對(duì)時(shí)鐘頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間、建立時(shí)間、保持時(shí)間等時(shí)序參數(shù)都有要求。例如，在正常模式下，(CLK{AB})或(CLK{BA})的時(shí)鐘頻率推薦范圍為0到100 MHz（某些條件下為0到80 MHz）。

封裝和訂購(gòu)信息

設(shè)備提供64引腳塑料薄收縮小外形（DGG）封裝選項(xiàng)，部分型號(hào)如74LVTH18514DGGRE4、SN74LVTH18514DGGR處于ACTIVE狀態(tài)，推薦用于新設(shè)計(jì)，且為無鉛（RoHS）產(chǎn)品。

這些設(shè)備憑借其豐富的功能和良好的電氣性能，在電路板測(cè)試和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有廣闊的應(yīng)用前景。電子工程師在使用這些設(shè)備時(shí)，需要充分理解其工作原理和特性，合理設(shè)計(jì)電路，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似設(shè)備時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。