硬件可测试性设计规范

本规范适用于公司单板的设计，用来辅导开拓职员在进行单板软件、硬件设计时充分考虑单板的生产可测试性。

2 定义

为了兼顾设计的灵巧性和规范性，将条款分为RULE和RECOMMENDATION；为便于理解，部分条款还供应相识释。

RULES

规定的条款必须遵守，利用关键词“必须”或“不能”来表达。

RECOMMENDATIONS

规定的条款在一样平常情形下该当遵守，利用关键词“该当”或“不应该”来表达。

DESCRIPTIONS

详细阐述各条款的含义、实例的解释性的笔墨。

缩略语的含义：

UUT 被测单元

FCT 功能测试

ICT 在线测试

DFT 可测性设计

3 功能测试可测性设计规范

3.1 功能测试装备事理解释

功能测试一样平常是通过被测单元（UUT）的对外接口对UUT进行测试，测试事理上图所示：测试装备供应各种勉励旗子暗记源，通过UUT的对外接口勉励被测板；同时测试装备吸收UUT的相应旗子暗记，并将相应旗子暗记和预期结果比较较，判断功能的好坏。
功能测试可以判断被测板某种功能的好坏，测试结果的可靠性高，但故障定位较差。

3.2 单板功能测试可测性设计

3.2.1 机器构造的可测性设计

要测试单板，被测单板必须能方便可靠地连接到测试装备上。
被测单板的物理尺寸、接插件的类型和位置、接口旗子暗记的分配等对测试装备的开拓周期和本钱、测试韶光影响很大，必须加以规范。

3.2.1.1 单板的外型、尺寸

改变单板的尺寸、外型会增加单板测试和加工的难度和本钱,不仅使测试装备重新设计机器构，而且使工艺、生产、运输等等环节都由于单板尺寸变革而重新调度。

3.2.1.2 单板的接插件位置

测试装备为了适应不同尺寸的UUT，设计了不同的接口板，增加了测试装备的开拓和掩护本钱。
间距的多样性对老化妆备的影响更大，极大地增加了老化妆备的种类，增加了装备开拓和利用本钱。

3.2.1.3 单板的电气连接

RECOMMENDATIONS

a. 单板的对外接口旗子暗记中有一些是多数单板共有的，新设计的单板时这些旗子暗记线在接插

件上的位置该当和已有成熟单板保持同等。
这些旗子暗记紧张有： 电源旗子暗记、地旗子暗记、串口旗子暗记等。

b. 被测单板内部的主要旗子暗记该当引到对外接口上，以便提高测试的质量，如主要的时钟

旗子暗记、光/电转换旗子暗记等。

DESCRIPTIONS

统一被测单板的接插件和旗子暗记分配可以减少测试装备和老化妆备的种类，减少开拓和利用用度。
如果单板内部的某些旗子暗记很主要须要测试，或对故障定位有利，该当将这些旗子暗记引到对外接口上，可以简化测试装备的构造，提高利用的方便性。

3.2.2 自检和自环

单板的自检与自环，可以给测试带来许多方便，同时也为产品本身的调试及故障定位

带来许多方便。

3.2.2.1 硬件支持自检、自环

单板上芯片的自检可以分成几种情形：

RULES

第一种情形：不须要额外增加硬件，就可以对芯片进行自检。
这种情形单板必须对芯片自检。
例如：CPU、存储器、大部分通讯芯片等，都可以不增加硬件进行自检。

RECOMMENDATIONS

第二种情形：增加少量硬件，才能对芯片进行自检。
这种情形，在本钱许可的条件下，单板该当设计自检回路。

RECOMMENDATIONS

对付可编程的芯片（EPLD、FPGA），该当设计自检寄存器或设计自检逻辑。

DESCRIPTIONS

对付有CPU的单板，应在单板软件中增加自检命令。
若单板上的程序分为两部分：

BIOS程序和主体程序，则自检程序既可以附加到BIOS程序后，上电后自检；也可以附加到主体程序后，吸收自检命令并作相应自检。

3.2.3 测试夹具

当被测单板接插件上的旗子暗记不能知足测试哀求，或者被测单板的形状尺寸不得当时，功能测试装备须要制作测试夹具，直接通过单板内部的测试点进行测试。

RULES

3.2.3.1 对付单板上的低频旗子暗记测试点，利用一样平常的弹簧探针，测试点的间距必须＞2.5mm，直径必须＞1mm。

3.2.3.2 对付单板上的高频旗子暗记测试点，由于须要利用屏蔽探针，测试点的间距必须＞

5.08mm，测试点直径（中央阴影部分）必须为1mm；非敷铜区（无阴影圆环部分）内

径1mm，外径2mm；屏蔽环（外部阴影圆环部分）内径2mm，外径3mm，并且不能敷

阻焊剂。
屏蔽针焊盘构造如图5所示。

3.2.3.3 单板的测试点必须放在焊接面，不能放在元件面。
由于双面针床的可靠性、操作方便性都不如单面针床，而且价格昂贵。

RECOMMENDATIONS

3.2.3.4 测试点（包括图5中间的焊盘）该当为平焊盘而不是过孔。

3.2.3.5 UUT 以电缆形式进出单板的旗子暗记该当留测试点，个中DIP封装或类似的接插件的旗子暗记可直策应用接插件的管脚作为测试点，但类似BNC、SMA、SMB、OSX等屏蔽接插件的旗子暗记该当外加测试点，测试点的规范要符合上面高频测试点哀求。

DESCRIPTIONS

图6是高频探针的截面图，中间探针（Signal Conductor）要和被测旗子暗记良好接

触，周围的屏蔽套（Shielding Plunger）要和地良好打仗，以是哀求测试点如图 5 。

3.2.4 其他

3.2.4.1 减少单板的人工参与调度

测试装备紧张用于大批量生产测试，对测试装备的测试韶光、自动化程度、操作的方便性有较高哀求。

RECOMMENDATIONS

a. 单板不应该利用拨码开关设置事情办法，而该当在单板软件中设置。

b. 单板设计应避免对单板的参数进行人工调度，如可调电阻、可调电容、可调电感。

c. 为了提高测试效率，待测的对外接口旗子暗记该当引出到背面的接插件上。

DESCRIPTIONS

用拨码开关设置事情办法的单板，在测试时为担保测试的完备性，须要在测试过程中拨动拨码开关，这样会大大降落测试效率。
单板测试过程中如果须要人工调度参数，则很难实现自动化。
单板的大部分旗子暗记都引出到背面的接插件上，如果前面板上也有需测旗子暗记，则测试夹具不易实现，连接被测单板的韶光也长，影响生产效率。

3.2.4.2永劫光测试指标的担保

RECOMMENDATIONS

须要永劫光测试才能得出结果的指标，该当在设计中充分担保，不能靠测试来担保。

DESCRIPTIONS

永劫光测试的指标有：传输误码率，时钟的长期漂移特性等，对每个单板的这些指标

都进行永劫光的测试，测试的效率很低。
生产上对这些指标的测试，运用抽检的方法。

RECOMMENDATIONS

a. 当单板的正常事情办法无法知足测试需求时，该当在单板软件中增加专门用来合营

生产测试的模块，或者专门为生产测试编写可下载的程序。
这些专门的测试模块供应的功能包括：设置单板为测试状态；上报自检、自环测试结果；上报本板的ID号；通过串口/邮箱吸收外部的掌握（交互功能）等。
详细功能由产品开拓工程师和装备开拓工程师共同决定。

b. 有些输出旗子暗记在实际事情时很繁芜很难测试，单板软件该当可以掌握这些输出旗子暗记

在测试办法供应稳定的输出旗子暗记。

DESCRIPTIONS

生产测试的目的紧张是考验生产加工中可能产生的质量问题，生产加工中的问题基本是硬件故障，也便是说生产测试紧张考验硬件故障。
为了方便测试，有时须要单板软件中有专用测试程序，或可下载专用于测试的单板软件。
有些单板的通讯协议很繁芜，但如果将通讯协议专用芯片设置到一种大略的通讯协议，对硬件故障检测的覆盖率是一样的，测试装备的开拓难度却小很多。

3.2.4.5 条码

RULES

在设计单板时，必须留有贴条码的位置，同类单板必须贴在相同的位置。

DESCRIPTIONS

条码是生产质量掌握的基本条件手段。
测试装备基本配置了条码扫描仪，并通UUT的条码，把测试结果存到数据库中。

4 ICT 可测性设计规范

4.1 机器设计规范

4.1.1 测试点

RECOMMENDATIONS

4.1.1.1 每个网络在焊锡面该当供应一个测试点。
测试点可是Drill hole 和Via hole，该当设计专门的测试点。

4.1.1.2 测试点直径d该当知足：d≥40mil/1mm。

4.1.1.3 测试点密度最高为每平方英寸30个点（均匀数）/每平方厘米4~5个点。

RULES

测试点直径d该当知足：d≥ 24mil/0.6mm

4.1.2 Tooling Holes

RECOMMENDATIONS

单板应供应两个或三个非金属化定位孔，d=1252mil。

RULES

标准板的定位孔位置和大小必须和现有单板相同。

4.1.3 两个测试点中央间隔

RECOMMENDATIONS

两个测试点中央距d该当知足：当利用100mil探针时， d≥85mil/2.16mm；当利用

75mil探针时， 70mil≤d＜85mil； 当利用50mil探针时，50mil≤d＜70mil/1.78mm。

RULES

两个测试点中央距d必须知足：d≥50mil。

4.1.4 测试点到其它物体的间距

以下的间距指边沿之间的间隔而不是中央距。

RECOMMENDATIONS

4.1.4.1 测试点到过孔的间距d该当知足： d≥20mil/0.5mm。

4.1.4.2 测试点到元件焊盘间距d该当知足： d≥20mil/0.5mm。

4.1.4.3 测试点到焊锡面走线的间距d该当知足： d≥20mil/0.5mm。

4.1.4.4 测试点到焊锡面元件（如SMD）的间距d该当知足： d≥50mil/1.27mm。

4.1.4.5 测试点到模具孔的间距d该当知足：d≥20mil/0.5mm。

4.1.4.6 测试点到PCB板边的间距d该当知足： d≥125mil/3.175mm。

RULES

4.1.4.7 测试点到过孔的间距d必须知足： d≥12mil/0.30mm。

4.1.4.8 测试点到元件焊盘间距d必须知足： d≥ 12mil/0.30mm。

4.1.4.9 测试点到焊锡面走线的间距d必须知足： d≥12mil/0.30mm。

4.1.4.10 测试点到焊锡面元件（如SMD）的间距d必须知足： d≥25mil/0.63mm。

4.1.5 焊锡面元件高度

RECOMMENDATIONS

焊锡面元件高度该当知足H≦150mil/3.81mm。
该当把超过此高度的元件列表关照测试工程师。

4.1.6 其他

RULES

4.1.6.1 不能在焊接面飞线。

4.1.6.2 焊接面的标签不能挡住测试点。

4.1.6.3 单点网络的ICT测试点必须命名为：TP +序号，可以没有丝印。

4.2 电路设计规范

4.2.1 芯片的掌握引脚

RECOMMENDATIONS

4.2.1.1 该当只管即便利用输出为三态的元器件，使能掌握脚该当用大于470的电阻上拉/下拉至电源或地，并在PCB上预留测试点。

4.2.1.2 芯片的预置、复位、清零、使能掌握脚该当用大于470的电阻上拉/下拉至电源或地，并在PCB上预留测试点。

4.2.1.3 该当只管即便利用输出可关断的时钟或晶振，或在输出处增加三态输出的门电路。

4.2.2 反馈环路 RECOMMENDATIONS

反馈环路该当可以被割断或隔离，这可以用三态门电路来实现.

RULES

a. TAP的四个必有的引脚TDI、TMS、TCK、TDO和一个可选的引脚TRESET必须在

PCB上预留测试点。

b. TAP各引脚必须有一个得当的上拉/下拉电阻，详细规定如下：

TDI： 上拉电阻。

上拉电阻阻值的选择可以参照详细器件手册，如果器件手册没有指明，一样平常选取

4.7K，把稳不能小于1K。

TDO：悬空但必须留出测试点。

TMS：上拉电阻。

上拉电阻阻值的选择可以参照详细器件手册，如果器件手册没有指明，一样平常选取

4.7K，把稳不能小于1K。

TCK：建议下拉1K电阻。

/TRST：下拉1K电阻。

综上所述，建议JTAG测试引脚接法如图8所示：

4.2.3 在线编程

RULES

4.2.3.1 对必须在线写入程序的NVM、ROM、EPROM、EEPROM器件，W/R端不能直接连电源或地固定为读状态，各掌握端必须在线可控，不能直接连电源或地。

4.2.3.2 对必须在线写入程序的Flash、ISP器件，其编程端必须在线可控，不能直接连地或电源。

RECOMMENDATIONS

4.2.4 其它

4.2.4.1 如图9(a)，如244/245/26c31/26c32等大略逻辑器件（直通）与一排阻相连，若排阻另一端都可访问，则与244器件相连的一端该当至少担保一个电阻可测。

4.2.4.2 如图9(b)，BS器件与244等大略器件（逻辑为直通模式）相连，其相连端可省略测试点。
匹配排阻该当至少担保一个电阻可测。

4.2.4.3 ICT设备最大测试能力，单板上的测试点不应该超过此数，其他减少测试点情形该当与测试工程师一起考虑。

4.2.4.4 单板硬件升级时该当只管即便避免改变原有测试点，避免重做夹具。