Boundary Scan praxisnah und anwenderfreundlich Programmierung leicht gemacht - EPP

Boundary Scan praxisnah und anwenderfreundlich

Programmierung leicht gemacht

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Beim Boundary Scan-Verfahren werden über vier Leitungen an speziellen ICs, die mit Boundary Scan-Zellen ausgestattet sind, Prüfungen für Kurzschlüsse und Unterbrechungen durchgeführt. Dieses Verfahren wurde 1990 durch das IEEE-Konsortium als Standard festgelegt. Nachdem sich dieses Testverfahren nur beim Test von rein digitalen Baugruppen ohne passive Bauelemente einsetzen lässt, ist der Test natürlich eingeschränkt und ist nicht, wie mehrfach gemeldet, in der Lage, 99,9 % der Fehler abzudecken. Tatsache ist, dass dieses Testverfahren keine Testmöglichkeit der eigentlichen Funktion der digitalen ICs, vom kleinsten bis zum komplexesten, bietet und somit die oben genannte Zahl doch etwas scherzhaft sein dürfte.

Reinhardt, Diessen-Obermühlhausen

Wie sich aus diesen Anmerkungen erkennen lässt, ist das Boundary Scan-Testverfahren ein Segment, das im Rahmen des Baugruppentests eine wichtige Aufgabe hat, jedoch keinesfalls als allumfassend beschrieben werden kann. Es ist vielmehr ein Mosaikstein im Rahmen der verschiedenen Testmethoden zur Abrundung der Prüfung und damit zur Verbesserung der Qualität des Endproduktes.
Die Stückzahl macht’s
Die ersten Monolithen, welche mit Boundary Scan-Zellen ausgestattet wurden, waren Mikroprozessoren und so können wir heute bei einem überwiegenden Teil aller Mikroprozessoren Boundary Scan-Zellen voraussetzen. Um einen solchen Test erfolgreich durchzuführen, ist es von absoluter Notwendigkeit, dass der Prüfling und die entsprechenden Schaltkreise für die Architektur des Boundary Scan-Tests konstruiert werden. Es ist nicht sehr kompliziert, jedoch muss einiges an Grunderfahrung vorliegen, um diese Lösung zu entwickeln. Eine leider begrenzte Stückzahl unserer klassischen ICs, die im offenen Verkauf beziehbar sind, ist bereits mit Boundary Scan-Zellen lieferbar. Sie benötigen jedoch die besagten vier weiteren Anschlüsse, um dem Boundary Scan-Testkonzept nützlich zu sein. Bei größeren ASICs, die speziell für Boundary Scan entwickelt wurden, ist es dann auch notwendig, während der Konstruktion entsprechende Zellen an den Ein- und Ausgangspins mit einzubinden. Wir alle wissen, dass für eine einigermaßen wirtschaftliche Herstellung von ASICs eine Mindeststückzahl notwendig ist. Das hat zur Folge, dass Boundary Scan-Designs für elektronische Flachbaugruppen dann meistens in Stückzahlen von 20.000 oder größer produziert werden müssen. Es ist daher zu erwarten, dass die Boundary Scan-Methode für Stückzahlen unter 20.000 wohl nicht sehr interessant sein dürfte. Tatsache ist, dass sich in Deutschland etwa 250 Firmen mit dem Konzept der Boundary Scan-Methode auseinandersetzen und ihre Produkte für den Boundary Scan-Test entwickeln. Zur Zeit existieren wohl etwa 800 bis 1000 Produkte, was natürlich für eine Firma wie Reinhardt, die den breiten Markt adressiert, um alle Möglichkeiten des Baugruppentests zu verwirklichen, nicht gerade eine berauschende Zahl ist. Das Unternehmen hat daher über fast 2 Jahrzehnte Fremdprodukte im Boundary Scan-Bereich in seine Testsysteme eingebunden, um den entsprechenden Aufgabenstellungen gerecht zu werden.
Unternehmensspezifische Lösung
Die zur Zeit weltweit üblichen Testmethoden sind extrem kryptisch in ihrer Programmierung und genauso in der Fehleranzeige und so für viele Firmen im mittleren Bereich kaum einsetzbar. Nachdem aber erkannt wurde, dass die Boundary Scan-Methode zur Abrundung des Tests von hoch kompakten elektronischen Flachbaugruppen kaum zu umgehen ist, hat man sich entschlossen, eine eigene Lösung für den Boundary Scan-Test zu entwickeln, die aber nach typischer Unternehmenskonzeption auf der Vorgabe „Praktische Programmierung für Praktiker“ basiert, und die dann viele dieser kryptischen Programmier- und Anzeigemethoden unterdrückt. Die Fehleranzeige erfolgt bei diesem Konzept, indem der Prüfling mit seiner Bestückung auf dem Bildschirm angezeigt wird und die unterbrochenen Leiterbahnen rot gekennzeichnet sind bzw. dass Leiterbahnen, die Kurzschlüsse mit einander haben, rot und blinkend dargestellt werden. Das ist eine Fehlerortanzeige, die praxisnah und anwenderfreundlich ist, und nicht die komplizierte, kryptische Darstellung. Niemand kann die Physik betrügen und ist gezwungen, die Testmethode so zu entwickeln, dass sie auch in Verbindung mit Auswertmodulen an den Schnittstellen eingesetzt werden kann. Nachdem bereits Logikkarten im Bereich zwischen 3,3 und 5 V mit 96 Kanälen im Programm des Unternehmens stehen und der Prüfadapter dafür das Übrige tut, wird eine sehr hohe Prüftiefe möglich. Zwar keine 99,9 %, mit Sicherheit jedoch um die 97 % je nach Prüflingsvorbereitung, welche durch den Funktionstest und Incircuittest in einem Arbeitsgang noch abgerundet wird.
Auch die Programmierung wurde vom Unternehmen revolutioniert: Unter Verwendung der vorhandenen Modelle von Schaltkreisen, die sich aus dem Internet laden lassen, wird eine kleine Bibliothek erzeugt und mit Hilfe der Verdrahtungsliste dann die Verbindungen sowie durch einen automatischen Programmgenerator der Boundary-Scan-Test, erstellt, um anschließend über die Gerberdatenaufbereitung die Fehler vollgrafisch anzuzeigen. Die typischen Programmierzeiten liegen im Bereich von 1 bis 2 Stunden und werden hauptsächlich vollautomatisch ausgeführt, sodass Boundary-Scan-Testprogramme in kurzer und wirtschaftlicher Zeit erstellt sind. Der eigentliche nachfolgende Test erfolgt mit Hilfe der grafischen Fehleranzeige, indem der Prüfling mit all seinen Leiterbahnen zur Verfügung steht, wobei nur die defekten angezeigt werden. Auch diese Anzeige lässt sich abspeichern und kann für die dezentrale Instandsetzung beliebig oft aufgerufen werden, um den tatsächlichen Fehlerort optisch und mit Hilfe der Kurzschluss-Finder-Probe punktgenau zu isolieren und dann zu beseitigen.
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