第11章數(shù)字系統(tǒng)測試技術(shù)11.1數(shù)字系統(tǒng)測試的基本原理11.2邏輯分析儀11.4數(shù)據(jù)域測試的應(yīng)用11.1數(shù)字系統(tǒng)測試的基本原理11.1.1數(shù)字系統(tǒng)測試和數(shù)據(jù)域分析的基本概念

1數(shù)字系統(tǒng)測試和數(shù)據(jù)域測試的特點2幾個術(shù)語3故障模型1數(shù)字系統(tǒng)測試和數(shù)據(jù)域測試的特點◆電子測試的重要領(lǐng)域----數(shù)據(jù)域測試◆數(shù)據(jù)域測試的概念◆數(shù)字系統(tǒng)測試中的困難響應(yīng)和激勵間不是線性關(guān)系從外部有限測試點和結(jié)果推斷內(nèi)部過程或狀態(tài)微機化數(shù)字系統(tǒng)的軟件導(dǎo)致異常輸出

系統(tǒng)內(nèi)部事件一般不會立即在輸出端表現(xiàn)

故障不易捕獲和辨認2幾個術(shù)語◆故障偵查/檢測（FaultDetection）---判斷被測電路中是否存在故障◆故障定位---查明故障原因、性質(zhì)和產(chǎn)生的位置

◆以上合稱故障診斷，簡稱診斷

◆缺陷---構(gòu)造特性的改變◆失效---導(dǎo)致電路錯誤動作的缺陷◆故障---缺陷引起的電路異常，缺陷的邏輯表現(xiàn)

缺陷和故障非一一對應(yīng)，有時一個缺陷可等效于多個故障3故障模型◆故障的模型化與模型化故障（1）固定型故障（StuckFaults）

固定1故障(stuck-at-1)，s-a-1固定0故障(stuck-at-0)，s-a-0（2）橋接故障（BridgeFaults）◆橋接故障:兩根或多根信號線間的短接3故障模型（2）橋接故障（BridgeFaults）（3）延遲故障（DelayFaults）◆延遲故障:電路延遲超過允許值而引起的故障◆時延測試驗證電路中任何通路的傳輸延遲不超過系統(tǒng)時鐘周期3故障模型（4）暫態(tài)故障（TemporaryFaults）類型：瞬態(tài)故障和間歇性故障瞬態(tài)故障

：電源干擾和α粒子輻射等原因造成間歇性故障：元件參數(shù)變化、接插件不可靠等造成11.1.2組合電路測試方法簡介

1敏化通路法和D算法2布爾差分法

1敏化通路法和D算法◆通路（Path）和敏化通路(SensitizedPath)（1）敏化通路法afy

0→10→10→11→01→01→0◆故障a

→f→g:故障傳播或前向跟蹤◆一致性檢驗或反相跟蹤(BackwardTrace)電路的敏化過程

1敏化通路法和D算法◆故障傳播和通路敏化的條件

通路內(nèi)一切與門和與非門的其余輸入端均應(yīng)賦于“1”值，而一切或門和或非門的其余輸入端應(yīng)賦于“0”值。

有扇出電路的敏化過程

1敏化通路法和D算法◆扇出對敏化通路的影響，三種情況：單通路和多通路都產(chǎn)生測試矢量僅單通路能產(chǎn)生測試矢量僅多通路能產(chǎn)生測試矢量

小結(jié)◆

一維敏化不是一種算法◆對一特定故障尋找敏化通路時，還應(yīng)考慮同時敏化多個單通路的可能組合---多維敏化

◆對于多維敏化，必須尋球一種真正的算法---

D算法

2敏化通路法和D算法（2）D算法◆簡化了多通路敏化法◆容易用計算機實現(xiàn)

D：正常電路邏輯值為1，故障電路為0的信號D：正常電路邏輯值為0，故障電路為1的信號

①簡化表

又稱電路的原始立方-----簡化的真值表

形成：邏輯門用它的輸出頂點名稱表示

門輸出頂點的標(biāo)號大于所有輸入頂點的標(biāo)號

2敏化通路法和D算法

基本門電路的簡化表

2敏化通路法和D算法

電路的簡化表舉例

2敏化通路法和D算法

②

傳遞D立方描述正常功能塊對D矢量的傳遞特性表明敏化通路的敏化條件對被測電路的一種結(jié)構(gòu)描述

◆把元件E輸入端的若干故障信號能傳播至E的輸出端的最小輸入條件傳遞D立方◆構(gòu)造傳遞D立方的Roth交運算規(guī)則

2敏化通路法和D算法

基本門電路的傳遞D立方②

傳遞D立方

2）敏化通路法和D算法

③故障的原始D立方---元件E的輸出處可產(chǎn)生故障信號D或D的最小輸入條件區(qū)別：故障原始D立方實為激活故障的條件故障傳遞D立方為傳播故障信號的條件

2布爾差分法◆用數(shù)學(xué)方法來研究故障的傳播◆優(yōu)點：普遍性、完備性、嚴格、簡潔、明晰◆可以用于多輸出電路及多故障的測試

11.1數(shù)字系統(tǒng)測試的基本原理11.1.3時序電路測試方法簡介

11.1.3時序電路測試方法簡介引言◆時序邏輯電路的測試比組合電路困難

時序電路中存在反饋，對電路的模擬、故障的偵查和定位帶來困難時序電路中，t時刻的輸出響應(yīng)，既取決于t時刻的輸入，又取決于在此以前的輸入，甚至可能與從初始狀態(tài)一直到時刻t的所有輸入都有關(guān)系時序電路的存貯作用往往使電路中一個單故障相當(dāng)于組合電路中的多故障，測試時序電路中一個故障不再是單個簡單的測試矢量，而需要一定長度的輸入矢量序列11.1.3時序電路測試方法簡介引言◆時序時序電路的測試生成需特別考慮既要處理邏輯相關(guān)性又要處理時序相關(guān)性需要特別處理諸如時鐘線、反饋線、狀態(tài)變量線等連線需要建立全電路正確的時序關(guān)系◆采用可測試設(shè)計和內(nèi)建自測試技術(shù)可顯著提高時序電路測試效率

1迭接陣列

◆用于建立時序電路的組合化模型◆原理：將時序電路各時段上的函數(shù)關(guān)系空間上的函數(shù)關(guān)系組合電路的D算法等生成測試矢量

時序電路的一般模型

1迭接陣列

陣列單元模型形成：把反饋線斷開，把某時刻的電路展開成一個陣列單元。陣列單元的輸入是主輸入X(j)和現(xiàn)態(tài)y(j)，輸出是主輸出Z（j）和次態(tài)y（j+1），把1，2，…，k各時刻的陣列單元串接起來，就組成一個迭接陣列模型。缺點：對大型時序電路，計算量太大11.1數(shù)字系統(tǒng)測試的基本原理11.1.5數(shù)據(jù)域測試系統(tǒng)

1系統(tǒng)組成2數(shù)字信號激勵源

1系統(tǒng)組成◆數(shù)據(jù)域測試系統(tǒng)的組成

1系統(tǒng)組成（1）數(shù)字信號源◆作用和功能為數(shù)字系統(tǒng)的功能測試和參數(shù)測試提供輸入激勵信號產(chǎn)生圖形寬度可編程的并行和串行數(shù)據(jù)圖形產(chǎn)生輸出電平和數(shù)據(jù)速率可編程的任意波形產(chǎn)生可由選通信號和時鐘信號控制的預(yù)先規(guī)定的數(shù)據(jù)流

1系統(tǒng)組成（2）特征分析◆采用特征分析技術(shù)的必要性對各節(jié)點逐一地測試與分析使測試成本巨增受封裝的限制，從多節(jié)點觀察測試響應(yīng)受到限制內(nèi)測試的需要◆特征分析技術(shù)---從被測電路的測試響應(yīng)中提取出“特征”（Signature），通過對無故障特征和實際特征的比較進行故障的偵查和定位

1系統(tǒng)組成（3）邏輯分析◆邏輯分析用于測試和分析多個信號之間的邏輯關(guān)系及時間關(guān)系◆邏輯分析儀的特點通道數(shù)多

存儲容量大可以多通道信號邏輯組合觸發(fā)數(shù)據(jù)處理顯示功能強11.2邏輯分析儀

主要內(nèi)容:

邏輯分析儀的特點與分類

邏輯分析儀的基本組成原理

邏輯分析儀的觸發(fā)方式

邏輯分析儀的顯示方式

邏輯分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)與發(fā)展趨勢

邏輯分析儀的應(yīng)用11.2.1邏輯分析儀的特點與分類1.邏輯分析儀的特點:

輸入通道多數(shù)據(jù)捕獲能力強,具有多種靈活的觸發(fā)方式具有較大的存儲深度,可以觀察單次或非周期信號顯示方式豐富能夠檢測毛刺2.邏輯分析儀的分類:按工作特點分類:(1)邏輯狀態(tài)分析儀(2)邏輯定時分析儀按結(jié)構(gòu)特點分類:(1)臺式邏輯分析儀(2)便攜式邏輯分析儀(3)外接式邏輯分析儀(4)卡式邏輯分析儀臺式邏輯分析儀TLA612便攜式邏輯分析儀卡式邏輯分析儀外接式邏輯分析儀AgilentE9340A11.2.2邏輯分析儀的組成原理邏輯分析儀的組成結(jié)構(gòu)如圖11-1所示，它主要包括數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩大部分。信號輸入信號外時鐘采樣數(shù)據(jù)存儲時鐘選擇內(nèi)時鐘觸發(fā)產(chǎn)生顯示控制CRT數(shù)據(jù)捕獲數(shù)據(jù)顯示邏輯分析儀原理結(jié)構(gòu)門限電平設(shè)定數(shù)據(jù)捕獲包括采樣、觸發(fā)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)存儲部分。

原理:①輸入與門限比較整形為ＴＴＬ電平②采樣數(shù)據(jù)字與設(shè)置的觸發(fā)字比較，兩者符合觸發(fā)產(chǎn)生③在觸發(fā)信號作用下，對數(shù)據(jù)進行讀寫（數(shù)據(jù)存儲）11.2.3邏輯分析儀的觸發(fā)方式數(shù)據(jù)流：邏輯分析儀對被測信號連續(xù)采樣獲得的一系列數(shù)據(jù)。通道1通道8100….1100….1000….1000….0采樣時鐘000….0000….0100….0100….1100….0100….0采樣數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流觸發(fā)的含義：由一個事件來控制數(shù)據(jù)獲取，即選擇觀察窗口的位置。跟蹤：采集并顯示數(shù)據(jù)的一次過程稱為一次跟蹤觸發(fā)字數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)窗口跟蹤開始觀察窗口寬度：邏輯分析儀存儲深度1．組合觸發(fā)

組合觸發(fā)：多通道信號的組合作為觸發(fā)條件，即數(shù)據(jù)字觸發(fā)。每個通道的觸發(fā)條件可為：“1”“0”“x”如：8個通道的組合觸發(fā)條件設(shè)為：“011010X1”則：該8個通道中出現(xiàn)數(shù)據(jù)：01101001或01101011時均觸發(fā)基本的觸發(fā)跟蹤方式：觸發(fā)起始跟蹤觸發(fā)終止跟蹤觸發(fā)字數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)窗口跟蹤開始觸發(fā)起始跟蹤觸發(fā)字數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)窗口跟蹤結(jié)束觸發(fā)終止跟蹤2．延遲觸發(fā)在數(shù)據(jù)流中搜索到觸發(fā)字時，并不立即跟蹤，而是延遲一定數(shù)量的數(shù)據(jù)后才開始或停止存儲數(shù)據(jù).因此觸發(fā)開始跟蹤加延遲，觸發(fā)字位于數(shù)據(jù)觀察窗口之外。

觸發(fā)字數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)窗口跟蹤開始延遲數(shù)跟蹤結(jié)束數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)窗口觸發(fā)字延遲數(shù)(a)觸發(fā)開始跟蹤加延遲(b)觸發(fā)終止跟蹤加延遲3．序列觸發(fā)多個觸發(fā)字的序列作為觸發(fā)條件，當(dāng)數(shù)據(jù)流中按順序出現(xiàn)各個觸發(fā)字時才觸發(fā)。導(dǎo)引條件使能第二級觸發(fā)第二級觸發(fā)字無效第二級觸發(fā)字有效第一級觸發(fā)B(導(dǎo)引條件)子程序C(觸發(fā)條件)主程序兩級序列觸發(fā)工作原理4．手動觸發(fā)（隨機觸發(fā)）無條件的人工強制觸發(fā)，因此觀察窗口在數(shù)據(jù)流中的位置是隨機的。5．限定觸發(fā)與門限定條件觸發(fā)識別數(shù)據(jù)流觸發(fā)信號限定條件觸發(fā)產(chǎn)生原理11.2.4邏輯分析儀的顯示方式每個通道的信號用一個偽方波顯示，多個通道同時顯示。1．波形顯示2．?dāng)?shù)據(jù)列表顯示將每個通道采集到的值組合成數(shù)據(jù)，按采樣順序顯示。3．反匯編顯示地址（HEX）數(shù)據(jù)（HEX）操作碼操作數(shù)2000200320052006...21422006049723...LDLDSUBINC...HL，2042B，04AHL...將數(shù)據(jù)流按照被測CPU指令系統(tǒng)反匯編后顯示。4．圖解顯示將屏幕X，Y方向分別作為時間軸和數(shù)據(jù)軸進行顯示的一種方式。它將要顯示的數(shù)據(jù)通過D/A轉(zhuǎn)換器變?yōu)槟M量，按照存儲器中取出數(shù)據(jù)的先后順序?qū)⑥D(zhuǎn)換所得的模擬量顯示在屏幕上，形成一個圖像的點陣。（A）BCD數(shù)據(jù)序列的圖解顯示0510（B）程序執(zhí)行的圖解顯示2000H20FFH主程序子程序循環(huán)程序圖解顯示11.2.5邏輯分析儀的技術(shù)指標(biāo)

主要技術(shù)指標(biāo)①定時分析最大速率。②狀態(tài)分析最大速率。③通道數(shù)。④存儲深度。⑤觸發(fā)方式。⑥輸入信號最小幅度。⑦輸入門限變化范圍。⑧毛刺捕捉能力。11.2.6邏輯分析儀的應(yīng)用1．硬件測試及故障診斷激勵信號被測電路邏輯分析儀例：ROM的指標(biāo)測試數(shù)據(jù)發(fā)生器ROM邏輯分析儀頻率計地址數(shù)據(jù)外時鐘ROM指標(biāo)參數(shù)測試例：毛刺信號的測試分頻電路74LS138ABCG/G2A/G2B邏輯分析儀（a）譯碼電路的測試（b）譯碼電路輸出定時圖邏輯定時分析儀測試譯碼電路及其毛刺/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y72．軟件測試與分析邏輯分析儀也可用于軟件的跟蹤調(diào)試，發(fā)現(xiàn)軟硬件故障，而且通過對軟件各模塊的監(jiān)測與效率分析還有助與軟件的改進。例：分支程序的跟蹤03CF042D03F2通路A通路B分支程序的跟蹤測試通路B觸發(fā)條件（03F2）通路A導(dǎo)引條件（042D）11.4數(shù)據(jù)域測試的應(yīng)用11.4.1誤碼率測試

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼率是一個非常重要的指標(biāo)。

1．誤碼率概念誤碼率定義:

二進制比特流經(jīng)過系統(tǒng)傳輸后發(fā)生差錯的概率。測量方法：

從系統(tǒng)的輸入端輸入某種形式的比特流，用輸出，與輸入碼流比較，檢測出發(fā)生差錯的位數(shù)，差錯位數(shù)和傳輸?shù)目偽粩?shù)之比為誤碼率。2．誤碼測試原理誤碼儀由發(fā)送和接收兩部分組成，發(fā)送部分的測試圖形發(fā)生器產(chǎn)生一個已知的測試數(shù)字序列，編碼后送入被測系統(tǒng)的輸入端，經(jīng)過被測系統(tǒng)傳輸后輸出，