Asset Intertech forciert FPGA-Controlled-Test (FCT)
FCT integriert und steuert Board-Tester-in-a-Chip
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Was bedeutet FPGA-Controlled-Test?
Es gibt zahlreiche Anwendungsbeispiele für die Einbettung von Test- und Messinstrumente in Halbleitern. Chiplieferanten nutzen dieses Konzept seit Jahren für die Charakterisierung, die Validierung und das Testen ihrer Komponenten. In letzter Zeit wurden die Möglichkeiten dieser Embedded-Instrumente auf Validierung, Tests und Debugging von Leiterplatten ausgeweitet. Der nächste logische Schritt ist nun die Einbettung der verschiedenen Instrumente, aus denen ein Board-Tester besteht, in ein FPGA. Damit wird die Testabdeckung softwaregesteuerter, berührungsloser Board-Test- und Validierungsmethoden noch erweitert.
Ein Board-Tester kann temporär oder auch zur dauerhaften Verwendung in ein FPGA eingebunden werden. Beispielsweise werden bei der Leiterplattenentwicklung oft schon erste Prototypen geliefert, bevor die Firmware für ein FPGA oder das Betriebssystem fertig gestellt sind. Zu diesem Zeitpunkt müssen aber die Struktur-, Funktions- und Leistungs-Charakteristika der Prototyp-Hardware getestet werden, um das Design zur Vorbereitung auf die Software-Integration zu prüfen. »Bislang war die funktionale Validierung der Hardware ohne Installation der Firmware oder des Betriebssystems der Leiterplatte nur mit großen Einschränkungen möglich«, so Al Crouch, Chief Technologist, Core Instrumentation von Asset. »Dadurch mussten unter Umständen die Termine für die Entwicklung bis zur Fertigstellung der Software aufgeschoben werden. FCT bietet eine Alternative: Aus mehreren Instrumenten bestehende Testsysteme können nämlich in ein FPGA auf den Prototypen eingebunden und anschließend wieder entfernt werden, nachdem sie ihren Zweck für Validierung, Tests und Debugging des Designs erfüllt haben. Unter Umständen wird dieser FCT-Tester aber noch im Laufe des späteren Board-Lebensyzklus gebraucht. In diesem Fall können bestimmte oder auch alle Embedded-Instrumente im FPGA verbleiben bzw. bei Bedarf neu eingebunden werden, um Fertigungstests, laufende Fehleranalysen, Ferndiagnosen oder Fehlersuche durch Außendiensttechniker zu ermöglichen.«
Über die Grenzen traditioneller Messgeräte hinaus
Der Anstieg der Komplexität und der Betriebsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig immer kleineren Chip- und Systemgrößen sorgen für einen Rückgang der Effektivität und Funktionalität externer Messgeräte, die mit physischen Sonden zum Testen von Leiterplatten eingesetzt werden – davon ist Crouch überzeugt. »Deshalb investieren Anbieter traditioneller externer und modularer Instrumente in verbesserte Software für ihre Geräte«, erläutert der Experte. »Laut ihren Aussagen lassen sich so mehr Informationen über die Leiterplatten erfassen und die effektive Testabdeckung erhöhen. Aber kein noch so anspruchsvolles mathematisches Hochrechnungsmodell kann die Präzision und Authentizität der empirischen Daten bieten, die die interne, berührungslose Embedded-Instrumentierung auf Softwarebasis registriert und erfasst.« Hingegen sei FCT eine effiziente Methode, um sich einen direkten Überblick über das Geschehen im Inneren von Leiterplatten und Systemen zu verschaffen.
»Eine Haupteigenschaft des FCT ist dessen Anpassungsfähigkeit«, so Crouch. »Die Instrumente und Tester, die in ein FPGA eingebunden werden, lassen sich nie vollkommen identisch für Tests einer anderen Leiterplatte replizieren. Jeder FCT-Board-Tester-in-a-Chip wird sich von allen anderen unterscheiden, weil die Konfiguration des FCT-Testers vom zu testenden Leiterplattendesign und den Testzielen des Anwenders bestimmt wird. Entsprechend muss jeder FCT-Tester leicht zusammenzustellen, zu konfigurieren und in ein FPGA einzubinden sein.«
Zu den Industriestandards, die für FCT-Tests anwendbar sind, gehören:
- IEEE 1149.1 Boundary-Scan (JTAG): Mit seinem Test Access Port (TAP) bietet der Boundary-Scan-Standard eine Zugriffsmethode für ein FPGA und eine Infrastruktur für testbezogene Kommunikation auf der gesamten Leiterplatte. Darüber hinaus enthalten FPGA ein Boundary-Scan-Register, das mit anderen Chips auf einer Leiterplatte in einer Boundary-Scan-Kette verbunden werden kann, die sich dann wiederum für den Test und die Verifizierung von Chip-to-Chip-Verbindungen auf dem Board nutzen lässt.
- IEEE P1687 Internal JTAG (IJTAG): Neben der Definition einer Standardschnittstelle für Embedded-Instrumente, um ihre Portabilität zu gewährleisten, wird der IJTAG-Standard eine On-Chip-Architektur für die Instrumente festschreiben, aus denen ein Tester besteht. Mit der Verabschiedung des Standards Anfang nächsten Jahres werden auch zwei Sprachen definiert. Eine wird zur Beschreibung der Architektur für die Verbindung der verschiedenen On-Chip-Instrumente in einem FCT-Boardtester genutzt, die zweite dient der Steuerung und dem Betrieb der Embedded-Instrumente.
»Die Asset-ScanWorks-Plattform für Embedded-Instrumente war die erste Umgebung, die Unterstützung für den IJTAG-Standard bot«, verdeutlicht Crouch. »Mit seinen IJTAG-Tools und als praxisbewährtes Boundary-Scan-Produkt (JTAG) bietet ScanWorks eine einheitliche und automatisierte Umgebung für FCT-Tests.«
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