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10. Cyclone IV器件的JTAG边界扫描测试 November 2011 CYIV-51010-1.2 CYIV-51010-1.2 本章介绍了 Cyclone® IV 器件所支持的边界扫描测试 (BST) 功能。这些 BST 功能与 Cyclone III 器件中的相类似，除非另有说明。 Cyclone IV 器件 (Cyclone IV E 器件和 Cyclone IV GX 器件 ) 支持 IEEE Std.1149.1。 Cyclone IV GX 器件也支持 IEEE Std.1149.6。IEEE Std.1149.6 (AC JTAG) 仅被 Cyclone IV GX 器件中的高速串行接口 (HSSI) 收发器支持。IEEE Std.1149.6 用于使能 AC 耦合的发送器与接收器之间的板级连接检查。本章节含盖以下几方面内容： ■ IEEE Std.1149.6 边界扫描寄存器 ( 第 10-2 页 ) ■ BST 操作控制 ( 第 10-3 页 ) ■ JTAG 链中 I/O 电压支持 ( 第 10-5 页 ) ■ 边界扫描描述语言支持 ( 第 10-6 页 ) f 欲了解关于 JTAG 指令代码描述以及 IEEE Std.1149.1 BST 指南的详细信息，请参考 IEEE 1149.1 (JTAG) Boundary- Scan Testing for Cyclone III Devices章节。 f 欲了解以下方面的内容，请参考 AN 39: IEEE 1149.1 (JTAG) Boundary-Scan Testing in Altera Devices： ■ IEEE Std. 1149.1 BST 体系结构与电路系统 ■ TAP 控制器状态机 ■ 指令模式 © 2011 Altera Corporation. All rights reserved. ALTERA, ARRIA, CYCLONE, HARDCOPY, MAX, MEGACORE, NIOS, QUARTUS and STRATIX words and logos are trademarks of Altera Corporation and registered in the U.S. Patent and Trademark Office and in other countries. All other words and logos identified as trademarks or service marks are the property of their respective holders as described at www.altera.com/common/legal.html. Altera warrants performance of its semiconductor products to current specifications in accordance with Altera's standard warranty, but reserves the right to make changes to any products and services at any time without notice. Altera assumes no responsibility or liability arising out of the application or use of any information, product, or service described herein except as expressly agreed to in writing by Altera. Altera customers are advised to obtain the latest version of device specifications before relying on any published information and before placing orders for products or services. ISO 9001:2008 Registered Cyclone IV 器件手册，卷 1 2011 年 11 月 Subscribe

10–2 第 10 章 : Cyclone IV 器件的 JTAG 边界扫描测试 IEEE Std.1149.6 边界扫描寄存器 IEEE Std.1149.6 边界扫描寄存器 Cyclone IV GX 器件中的 HSSI 发送器 (GXB_TX[p,n]) 和接收器 (GXB_RX[p,n]) 的边界扫描单元 (BSC) 不同于 I/O 管脚的边界扫描单元 (BSC)。图 10-1 显示了 Cyclone IV GX HSSI 发送器的边界扫描单元。图 10-1. Cyclone IV GX 器件中内嵌 IEEE Std. 1149.6 BST 电路系统的 HSSI 发送器的边界扫描单元 (BSC) BSCAN PMA SDOUT D Q D Q D Q D Q 0 1 D Q D Q 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 BSTX1 AC JTAG Output Buffer OE Mission (DATAOUT) BS0EB M0 RHZ OE Logic Pad Tx Output Buffer Pad nOE BSTX0 OE AC JTAG Output Buffer MEM_INIT SDIN SHIFT CLK UPDATE HIGHZ AC_TEST AC_MODE MODE Capture Update Registers Cyclone IV 器件手册，卷 1 Altera 公司 2011 年 11 月

第 10 章 : Cyclone IV 器件的 JTAG 边界扫描测试 BST 操作控制 10–3 图 10-2 显示了 Cyclone IV GX HSSI 接收器的边界扫描单元 (BSC)。图 10-2. Cyclone IV GX 器件中内嵌 IEEE Std.1149.6 BST 电路系统的 HSSI 接收器的边界扫描单元 (BSC) BSCAN PMA SDOUT BSRX1 AC JTAG Test Receiver BSOUT1 BSRX0 BSOUT0 Hysteretic Memory Mission (DATAIN) Optional INTEST/RUNBIST not supported Rx Input Buffer Pad Pad AC JTAG Test Receiver Hysteretic Memory 0 1 0 1 D Q D Q HIGHZ SDIN SHIFT CLK UPDATE AC_TEST MEM_INIT MODE AC_MODE Capture Update Registers f 欲了解关于 Cyclone IV 器件的用户 I/O 边界扫描单元的详细信息，请参考IEEE 1149.1 (JTAG) Boundary- Scan Testing for Cyclone III Devices 章节。 BST 操作控制表 10-1 列出了 Cyclone IV 器件的边界扫描寄存器的长度。表 10-1. Cyclone IV 器件的边界扫描寄存器的长度 (1/2) 器件边界扫描寄存器的长度 EP4CE6 EP4CE10 EP4CE15 EP4CE22 EP4CE30 EP4CE40 EP4CE55 EP4CE75 EP4CE115 EP4CGX15 EP4CGX22 EP4CGX30 (1) EP4CGX50 603 603 1080 732 1632 1632 1164 1314 1620 260 494 494 1006 Altera 公司 2011 年 11 月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Cyclone IV 器件手册，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　卷 1

10–4 第 10 章 : Cyclone IV 器件的 JTAG 边界扫描测试 BST 操作控制表 10-1. Cyclone IV 器件的边界扫描寄存器的长度 (2/2) 器件边界扫描寄存器的长度 EP4CGX75 EP4CGX110 EP4CGX150 表 10-1 注释： 1006 1495 1495 (1) 对于 F484 封装的 EP4CGX30 器件，边界扫描寄存器的长度为 1006。表 10-2 列出了 Cyclone IV 器件的 IDCODE 信息。表 10-2. 32- Bit Cyclone IV 器件的 IDCODE 信息器件型号版本 (4 位 ) 部件编号 (16 位 ) 制造商识别编号 (11 LSB(1位) 位 ) (2) IDCODE (32 位 ) (1) EP4CE6 EP4CE10 EP4CE15 EP4CE22 EP4CE30 EP4CE40 EP4CE55 EP4CE75 EP4CE115 EP4CGX15 EP4CGX22 EP4CGX30 (3) EP4CGX30 (4) EP4CGX50 EP4CGX75 EP4CGX110 EP4CGX150 表 10-2 注释： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0000 1111 0001 000 0110 1110 0010 0000 1111 0001 000 0110 1110 0010 0000 1111 0010 000 0110 1110 0010 0000 1111 0011 000 0110 1110 0010 0000 1111 0100 000 0110 1110 0010 0000 1111 0100 000 0110 1110 0010 0000 1111 0101 000 0110 1110 0010 0000 1111 0110 000 0110 1110 0010 0000 1111 0111 000 0110 1110 0010 1000 0000 0001 000 0110 1110 0010 1000 0001 0010 000 0110 1110 0010 1000 0000 0010 000 0110 1110 0010 1000 0010 0011 000 0110 1110 0010 1000 0001 0011 000 0110 1110 0010 1000 0000 0011 000 0110 1110 0010 1000 0001 0100 000 0110 1110 0010 1000 0000 0100 000 0110 1110 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (1) MSB 在左边。 (2) IDCODE LSB 始终为 1。 (3) IDCODE 适用于除了 F484 之外的所有封装。 (4) IDCODE 仅适用于 F484 封装。 IEEE Std.1149.6 增加了两个新的指令：EXTEST_PULSE 和 EXTEST_TRAIN。这两个指令用于使能包含 AC 管脚的信号通路上的边缘检测行为。 Cyclone IV 器件手册，卷 1 Altera 公司 2011 年 11 月

第 10 章 : Cyclone IV 器件的 JTAG 边界扫描测试 JTAG 链中 I/O 电压支持 EXTEST_PULSE 10–5 EXTEST_PULSE 的指令代码为 0010001111。 EXTEST_PULSE 指令生成三个输出跳变： ■ 驱动程序在 UPDATE_IR/DR 中的 TCK 下降沿上驱动数据。 ■ 进入 RUN_TEST/IDLE 状态后，驱动程序在 TCK 下降沿上驱动反向数据。 ■ 离开 RUN_TEST/IDLE 状态后，驱动程序在 TCK 下降沿上驱动数据。 EXTEST_TRAIN EXTEST_TRAIN 的指令代码为 0001001111。EXTEST_TRAIN 指令的作用与 EXTEST_PULSE指令相同，包括一个异常处理。只要测试访问端口 (TAP) 处于 RUN_TEST/IDLE 状态，输出端就会在 TCK 下降沿不断触发。 1 这两个指令代码仅适用于 Cyclone IV GX 器件的后配置模式下。 1 当您在配置前执行 JTAG 边界扫描测试时， nCONFIG 管脚必须保持在低电平。 JTAG 链中 I/O 电压支持 BST 模式下运行的 Cyclone IV 器件需要用到四个管脚：TDI、 TDO、 TMS 和 TCK。 TDO 输出管脚和所有的 JTAG 输入管脚都是由 I/O Bank 的 VCCIO 电源来供电 (I/O Bank 9 用于 Cyclone IV GX 器件，I/O Bank 1 用于 Cyclone IV E 器件 )。一个 JTAG 链能够包含几种不同的器件。然而，如果链中包含的器件使用不同的 VCCIO 电平，就要特别的注意了。 TDO 管脚的输出电压电平一定要符合它所驱动的 TDI 管脚的规范。例如，内嵌 3.3-V TDO 管脚的器件能够驱动内嵌 5.0-V TDI 管脚的器件，这是因为 3.3 V 满足了 5.0-V TDI 管脚的最小 TTL-level VIH。 1 对于 JTAG链中采用3.0-V/3.3-V I/O标准的多个器件，您必须在用于驱动TDI管脚的TDO 管脚上连接一个 25-Ω 串联电阻。您也可以通过在器件之间插入电平转换器，来连接采用不同 VCCIO 电平的器件的 TDI 和 TDO 链路。如果可能，JTAG 链应该包含一个采用更高 VCCIO 电平的器件 , 来驱动使用相同或更低 VCCIO 电平的器件。这样，可能只需要电平转换器，就能够将 TDO 电平转化成 JTAG 测试仪能够接受的电平。 Altera 公司 2011 年 11 月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Cyclone IV 器件手册，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　卷 1

10–6 第 10 章 : Cyclone IV 器件的 JTAG 边界扫描测试边界扫描描述语言支持图 10-3 显示了混合电压的 JTAG 链，以及如何在链中插入一个电平转换器。图 10-3. 混合电压的 JTAG 链 Must be 3.3-V tolerant TDI 3.3-V VCCIO 2.5-V VCCIO Tester TDO Level Shifter 1.5-V VCCIO 1.8-V VCCIO Shift TDO to level accepted by tester if necessary Must be 1.8-V tolerant Must be 2.5-V tolerant 边界扫描描述语言支持边界扫描描述语言 (BSDL) 是 VHDL 语言的一个子集，通过一个语法使您能够描述可测试的 IEEE Std. 1149.1/IEEE Std. 1149.6 BST 功能器件的特性。 f 欲了解关于如何下载IEEE Std.符合1149.1的Cyclone IV E器件所使用的BSDL文件的详细信息，请参考 IEEE Std. 1149.1 BSDL Files。 f 欲了解关于如何下载 IEEE Std. 符合 1149.1 的 Cyclone IV GX 器件所使用的 BSDL 文件的详细信息，请参考 IEEE Std. 1149.6 BSDL Files。 f 您也可以通过使用 Quartus® II 9.1 SP1 或更新版本，来生成用于 IEEE Std. 1149.1/IEEE Std. 符合 1149.6 的 Cyclone IV 器件的 BSDL 文件 ( 预配置和后配置 )。要了解关于使用 Quartus II 来生成 BSDL 文件的具体步骤，请参考 BSDL Files Generation in Quartus II。 Cyclone IV 器件手册，卷 1 Altera 公司 2011 年 11 月

第 10 章 : Cyclone IV 器件的 JTAG 边界扫描测试文档修订历史 10–7 文档修订历史表 10-3 列出了本章节的修订历史。表 10-3. 文档修订历史日期 2011 年 11 月版本 1.2 2010 年 2 月 1.1 修订内容 ■ 更新了 “BST 操作控制 ” 部分。 ■ 更新了表 10-2。 ■ 针对 Quartus II 9.1 SP1 的发布，在表 10-1 和表 10-2 中添加了 Cyclone IV E 器件。 ■ 更新了图 10–1 和图 10–2。 ■ 少许的文本编辑。 2009 年 11 月 1.0 首次发布。 Altera 公司 2011 年 11 月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Cyclone IV 器件手册，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　卷 1

10–8 第 10 章 : Cyclone IV 器件的 JTAG 边界扫描测试文档修订历史 Cyclone IV 器件手册，卷 1 Altera 公司 2011 年 11 月

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