IEEE 1149.1 標準于 1990 年被采用。基于聯合測試行動小組 （JTAG） 的工作，它提供了從一個 IC 焊盤到另一個 IC 焊盤的引腳視圖，以幫助測試工程師定位和發現有故障的 PC 板。1994 年增加了邊界掃描描述語言的描述。

隨著芯片功能的增加和設計從 PC 板轉向多芯片模塊和堆疊芯片封裝，復雜性出現了。這些困難包括處理片上系統 （SoC） 設備的引腳數要求和多個測試訪問端口 （TAP） 控制器、測試多芯片模塊和堆疊芯片配置、提高調試性能以及改進測試和調試邏輯斷電低功率條件。

移動行業處理器接口聯盟和 NEXUS 5001 論壇等組織接受了挑戰，以解決其行業特有的問題。他們的工作為 IEEE 1149.7 標準奠定了基礎，該標準有望在明年初獲得批準。

增加測試系統功能

新的 IEEE 1149.7 標準并沒有取代 IEEE 1149.1，而是通過減少使用的引腳數量來擴展其功能。這提供了有利于堆疊裸片和多芯片模塊配置的新掃描拓撲，并提供高級功能以幫助進行軟件調試。

IEEE 1149.7 目標

與現有的 IEEE 1149.1 系統兼容

使用更少的引腳操作

使用相同的引腳提供后臺儀表功能

提供 TAP 電源管理機制

用于調試半導體錯誤/缺陷的保留網關

提高選定調試用例的性能

保留對半導體 IP、軟件 IP 以及現有調試和測試工具的投資

為其他調試引腳協議提供框架以訪問引腳

IEEE 1149.7 標準具有兩組功能：T0 到 T3 類，擴展 IEEE 1149.1 并啟用新操作，以及 T4 和 T5 類，專注于高級雙引腳操作。

T0 級

T0 類通過設置 IEEE 1149.7 設備以使其與 IEEE 1149.1 兼容，從而確保符合行業測試基礎設施。這些技術包括使用 N 位 IR、1 位 DR 用于旁路指令、強制性 IDCODE（32 位路徑）和行為如 IEEE 1149.1 規范中指定的強制性指令。啟動測試邏輯復位后，所有多 TAP 設備必須符合強制性 IEEE 1149.1 指令行為，并對旁路指令執行 1 位 DR 掃描。

T1 級

T1 類實例化了一個對 IEEE 1149.1 設備透明的 IEEE 1149.7 標準的控制系統，為在 T1 到 T5 類中實現的高級功能提供了基礎，而無需更改 IEEE 1149.1 狀態機。除了創建控制系統外，該課程還解決了具有四種斷電模式的功率敏感設備的需求。

關鍵創新是 IEEE 1149.1 兼容的 TAP 狀態序列和移位狀態監視的組合，它創建了一個 IEEE 1149.7 控制系統，該系統利用旁路或 IDCODE 指令以及一系列稱為零位 DR 掃描的 IEEE 1149.1 兼容序列（ ZBS），如圖 1 所示。

圖1

從零開始，ZBS 計數隨著 ZBS 的每次連續出現而遞增，而不會遇到 Shift-DR TAP 控制器 （TAPC） 狀態。當包含 Shift-DR 的 DR 掃描發生并且 ZBS 計數大于零時，ZBS 計數被鎖定，激活相應的控制級別（如表 1 所示）。

表格1

命令通常是 10 位值，由兩個連續的 DR 掃描組成，同時控制器鎖定在控制級別 2。命令部分 1 （CP1） 提供 5 位操作碼，命令部分 2 （CP2） 提供立即操作數，這是命令的低 5 位。該命令指定的功能在 CP2 完成時執行。

可以通過在 CP1 和 CP2 之后附加第三個 DR 掃描（控制寄存器或 CR 掃描）并傳輸數據值來創建三部分命令。這三個三部分命令中的每一個都有一個特殊的用途。

T2 級

為了讓參與測試高芯片數應用的工程師獲得更高的性能，T2 類提供了一種縮短掃描鏈的芯片級旁路機制和另一種提供熱連接能力的機制。T2 類添加了三種掃描格式來實現這些新功能：

JSCAN0：提供符合 IEEE 1149.1 的操作。

JSCAN1：提供熱連接和斷開保護。上電時，旁路可以是默認設置（JSCAN1 格式）。這可以保護 TAP 免受虛假信號的影響，并防止熱連接期間的內核損壞。

JSCAN2：實施旁路以提高串聯設備的性能。該機制還起到防火墻的作用，只有在啟動預定序列后才能訪問芯片 TAP。這種安全措施確保一旦運行的通電目標具有穩定的電氣連接，只有調試測試控制器才能訪問系統。

T3 級

雖然包括使用星形拓撲進行邊界掃描測試的規定，但 IEEE 1149.1 并未提供足夠的細節來使這種測試模式可行。IEEE 1149.7 中包含了一種新的掃描格式“?ì JSCAN3”，以糾正這一遺漏。用于指定掃描格式的只寫寄存器和星型配置的設備地址分配也已添加到新標準中。

IEEE 1149.7 支持串聯和星型拓撲，后者更適合測試堆疊芯片配置。由于調試連接的位置是一致的，因此星型拓撲對于堆疊管芯配置是可取的。圖 2a 顯示了串聯掃描拓撲，圖 2b 顯示了 Star-4 或 Wide Star 配置。

圖 2

IEEE 1149.7 通過在一組選定的支持 IEEE 1149.7 的 TAP 控制器中使用 Capture-xR 和 Update-zR TAPC 狀態使所有操作看起來是系列掃描，從而保持與 IEEE 1149.1 標準的兼容性。要在這種模式下運行，必須為星型配置的芯片分配控制器標識 （CID） 編號。使用迭代仲裁系統分配 CID，并使用控制級別 2 執行操作。

T4 級

為了解決 SoC 器件中引腳數量不斷增加的問題，T4 類增加了掃描格式以支持使用兩個引腳而不是四個引腳的事務，從而減少了芯片封裝所需的總引腳數。這也有助于堆疊裸片配置，因為非常希望在堆疊裸片時具有盡可能少的連接器數量。

雙引腳操作的關鍵是消除原始數據線并通過測試模式選擇 （TMS） 線發送雙向串行數據，該線更名為 TMS 計數器 （TMSC）。為實現此功能，使用了 T3 類的無縫星形配置，這次沒有測試數據輸入 （TDI） 和測試數據輸出 （TDO）。這是圖 3 中所示的 Star-2 配置。

圖 3

除了減少引腳數之外，T4 類還定義了優化的下載特定掃描模式，其中只下載有用的信息。為了提高引腳操作性能，時鐘頻率也可以加倍。這些功能與優化的事務相結合不會導致性能損失，而是在某些情況下提高了性能。

T5 級

T5 類功能主要有利于利用 JTAG 進行調試的軟件設計人員。此類使測試端口能夠同時執行調試和儀表操作（數據在空閑時間傳輸），這減少了專用于儀表的引腳數量，并使自定義協議能夠使用引腳，這是許多供應商在非標準中提供的功能方法。T5 類標準化了訪問引腳的過程。

審核編輯：郭婷