文/蔡军

引言

运行在太空中的通信卫星类似于一个超大容量并行计算机，它将各种载有数据的信号处理后传送给千家万户。由于通信卫星是在太空中独立工作，对其可测性和可维护性的要求非常高，如美国休斯航天与通讯公司（HSC，知名产品如第一个月球登陆仓和亚太X号等）的HS 601卫星要求能独立和稳定在太空工作至少12年。为实现如此高可测性和可维护性的要求，休斯公司在卫星设计中普遍应用到一项技术——系统级边界扫描设计和测试技术。该项技术被认为是用于解决超大规模电子系统的最佳方案之一，特别用于卫星发射上天后的远程在线诊断。高端路由器/交换机和实际通信卫星一样，也是由芯片到电路板，再到模块，最后组成整机的复杂电子系统，可测试、可维护以及可靠性需求与通信卫星类似，业界只有少数的设备厂商能够将此项技术应用于系统中。

系统边界扫描技术

IEEE1149标准协议，俗称边界扫描，规定通过在芯片上设计专门的逻辑单元，并设计专门的TAP（Test Access Port）管脚通过该逻辑单元控制芯片管脚的输入和输出。有网络互联关系芯片的TAP管脚连成一条菊花链（Daisy-Chain）后，即可以通过简单和直接的测试来判断互联的每一个管脚通断，而这个测试并不需要芯片处于正常工作状态。

电子系统就是由芯片互联构成的设备，通过简单的边界扫描测试，即能判断芯片互联中开路或者短路，甚至还能判断芯片内部的问题。通过对该协议的延伸应用，可对芯片内部单元的测试、逻辑芯片的加载以及对周边非边界扫描芯片（如BOOTROM）的测试和加载。现代数字系统中的芯片绝大部分都是边界扫描器件。

系统级边界扫描是指，整个系统能对其中任意一块或多块单板的边界扫描菊花链进行控制，通过下发指令对一块或多块单板的边界扫描芯片进行测试或升级软件，测试结果可以发送并远程诊断，软件也可以通过此途径升级。当单板发生故障甚至无法响应时，系统级边界扫描运行测试程序，即能定位到故障芯片的具体管脚；当软件被误操作改变，单板无法启动时，系统级边界扫描运行软件升级程序，恢复里面的软件。在H3C产品中，可以通过CONSOLE口用一个非常简单的指令去执行边界扫描测试，系统会选定指定的单板运行测试，测试结束将反馈结果，如果有故障，结果将能定位到具体芯片和具体管脚。

系统级边界扫描最基本的要求是将所有单板和单板上的所有边界扫描器件连成一条菊花链，这是一个非常复杂的技术，因为每块单板上都有二十至几百个芯片，芯片在单板中的不同的功能区中，涉及EMC和信号质量等复杂问题，芯片的接口电平有1.5V、1.8V、2.5V和3.3V等，全部连接成一条菊花链需要进行认真对全板进行规划和布线。正因为如此，边界扫描看似简单而且很有用，但实际上很难做到。一般的电子厂商，边界扫描在设计时无法做成单一的菊花链或者没有进行系统级的设计，只能用在简单的单板测试中，边界扫描的优势从而无法体现。只有要求较高的领域（如航天、国防和骨干通信的电子部分等）才具备实力实现这项技术。H3C有自己的连成菊花链的技术，这是H3C获得国家专利的技术。配合H3C自行开发的调试工具，能够全部实现这些需求。

                                                                                                  http://www.h3c.com.cn/res/201006/21/20100621_998855_image001_679121_30008_0.jpg图1 边界扫描菊花链

结束语

系统级边界扫描需要额外的成本较低（电路上只需要连接芯片原有的管脚），但对设计者的要求却非常高。这项技术的使用将为使用者带来更稳定和可靠的电子系统。