8. IJTAG：芯片测试的超级英雄_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

半导体领域的小伙伴们，今天我们来聊聊一个可能并不广为人知，但绝对是幕后英雄的技术——IJTAG。别担心，虽然这听起来有点技术宅，但我们保证，用轻松幽默的方式让你彻底掌握这门技能。准备好了吗？让我们开始吧！

什么是IJTAG？

好吧，首先我们得从JTAG说起。JTAG，全称是Joint Test Action Group，说白了就是一群人聚在一起想出了一个测试芯片互连线的方法。最初，他们的目标是让芯片之间的互连测试变得简单。然后事情变得越来越复杂，因为我们总是想着“要不再加点功能吧？”。于是，JTAG不仅用来测试互连线，还被用来调试芯片内部的各种IP（Intellectual Property）。通过JTAG指令集，我们可以激活某个IP的TDR（Test Data Register），然后进行操纵和观测。

但是，问题来了。随着芯片上IP数量的增加，JTAG的指令集也变得越来越庞大，指令解码器复杂到让工程师们每天都要多喝两杯咖啡才能应付。此外，JTAG的广播架构对芯片设计阶段的P&R（Placement and Routing）不太友好，测试模式一旦在设计阶段确定，就缺乏灵活性。更糟糕的是，JTAG标准并未明确定义TDR如何操纵IP。

于是，英雄IJTAG登场了！IJTAG全称是Internal JTAG，完全兼容JTAG网络，但更加灵活和智能。它描述了从TDR到TAP（Test Access Port）之间的网络结构，通过SIB（Segment-Insertion-Bit）实现灵活配置，并规范了TDR和IP之间的交互语言，真正做到了即插即用。

IJTAG的构成

IJTAG标准是IEEE 1687，于2005年起草，2014年颁布，众多IC/EDA公司参与其中。IJTAG主要包含三个部分：

灵活的串行TDR链路：用于测试片上IP。

IJTAG网络连接语言（ICL）：描述IJTAG网络的连接关系。

IJTAG程序描述语言（PDL）：描述如何配置和操作片上IP。

SIB的结构

SIB，听起来像是个外星生物？其实它是Segment-Insertion-Bit的缩写，是IJTAG的核心之一。SIB是单比特的TDR，有开和关两种状态。通过插入SIB，我们可以实现任意层次化的结构，利用SIB实现对IJTAG网络的灵活配置。

SIB的网络结构

IJTAG网络的SIB结构是多级网络结构（plug-and-play），就像搭积木一样简单又灵活。我们可以通过配置SIB网络，实现任意层次的TDR和IP的连接。举个例子，我们有两个SIB，每个SIB后面挂了一组TDR和instrument。通过一系列步骤，我们可以激活不同的TDR网络，进行数据扫描和操纵。

ICL语法

ICL（Instrument Connection Language）描述IJTAG网络的连接关系，是一种可读文件。通过ICL，我们可以描述Instrument、TDR、SIB以及整个芯片的连接关系。看起来像编程？其实就是在编程！

描述Instrument

Module Instrument {    DataInPort DI[7:0];    DataOutPort DO[7;0];    ClockPort CLK;
    Alias enable = DI[7] {RefEnum YesNo;}    Alias go = DO[0] {RefEnum PassFail;}    Alias done = DO[1] {RefEnum YesNo;}    Alias mode[1:0] = DI[6:5] {RefEnum Modes;}
    Enum YesNo {Yes = 1’b1; No = 1’b0;}    Enum PassFail {Pass = 1’b1; Fail = 1’b0;}    Enum Modes {        default = 2’b11;        debug = 2’b10;    }}

通过上面的代码，我们描述了一个Instrument的输入输出端口及其别名和枚举值。

PDL语法

PDL（Procedural Description Language）描述如何配置和操作片上IP/instrument。通过PDL，我们可以定义一系列操作命令，用于配置和操纵TDR和IP。

常用的PDL命令

· iWrite：向对象中写入数据

· iRead：从对象中读取数据

· iApply：执行PDL命令

· iNote：添加注释

· iProc：定义PDL的procedure

· iCall：调用定义好的procedure

· iMerge：并行执行多个Proc

· iRunLoop：执行指定数目的时钟周期

实例讲解：温度传感器的ICL和PDL描述

让我们通过一个温度传感器的实例，来看看ICL和PDL的实际应用。

ICL描述

我们首先描述温度传感器及其TDR、SIB和chip的连接关系

Module Sensor {    DataInPort En;    DataOutPort Temp[3:0];}
Module TDR {    ScanInPort si;    ScanOutPort so {Source EN_reg};    ShiftEn se;    UpdateEn ue;    DataInPort Temp[3:0];    DataOutPort En {Source EN_Reg};
    ScanRegister SR[3:0] {        ScanInSource si;        CaptureSource Temp;    }
    ScanRegister EN_reg {        ScanInSource SR[0];    }}
Module SIB {    ScanInPort si;    ScanInPort fso;    ScanOutPort so {Source sib;}    ScanOutPort tsi {Source si;}    ShiftEn se;    UpdateEn ue;
    ScanRegister sib {        ScanInSource mux;        CaptureSource 1’b0;        ResetValue 1’b0;    }
    ScanMux mux SelectedBy sib {        1’b0 : si;        1’b1: fso;    }}
Module chip {    TCKPort TCK;    TMSPort TMS;    ScanInPort TDI;    ScanOutPort TDO;    Instance TAP_inst of TAP {        InputPort tck = TCK;        InputPort tms = TMS;        InputPort tdi = TDI;        InputPort sib_tdo = SIB_2.so;    }
    Instance SIB_1 of SIB {        InputPort si = TAP_inst.to_si;        InputPort fso = TDR_1.so;    }
    Instance SIB_2 of SIB {        InputPort si = SIB_1.so;        InputPort fso = TDR_2.so;    }
    Instance TDR_1 of TDR {        InputPort si = SIB_1.tsi;        InputPort Temp = Sensor_1.Temp;    }
    Instance TDR_2 of TDR {        InputPort si = SIB_2.tsi;        InputPort Temp = Sensor_2.Temp;    }
    Instance Sensor_1 of Sensor {        InputPort En = TDR_1.En;    }
    Instance Sensor_2 of Sensor {        InputPort En = TDR_2.En;    }}
Module TAP {    TCKPort tck;    TMSPort tms;    ScanInport tdi;    ScanOutPort tdo;    ToShiftEnPort shift_en;    ToUpdateEnPort update_en;    ToCaptureEnPort capture_en;}

PDL描述

接下来，我们通过PDL来描述如何配置和操作温度传感器。

iPDLLevel 0;
iProcForModule Sensor;
iProc Read_Temperature {{cycles 100}} {    iNote “Start the temperature monitor:”;    iWrite En 1;    iApply;
    iNote “Executing:”    iRunLoop $cycles –sclk system_clock;    iApply;
    iNote “Reading temperature value:”    iRead Temp[3:0];    iApply;
    iNote “Turn off the temperature monitor:”    iWrite en;    iApply;}
iPDLLevel 0;
iProcForModule chip;
iMerge –begin    iCall chip.sensor_1.Read_Temperature 200;    iCall chip.sensor_2.Read_Temperature 200;iMerge -end

总结

通过这篇文章，我们不仅了解了IJTAG的基本概念、组成部分和工作原理，还通过实例掌握了ICL和PDL的实际应用。希望大家能通过轻松幽默的方式，彻底掌握IJTAG这门技术，让你的芯片测试工作变得更加高效和灵活。

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