Als sich viele der Lowcost-Großserien-Produktionen nach Asien und in andere Billiglohn-Standorte verlagert haben, gingen auch die teuren Großserien-Tester, meist In-Circuit-Tester, mit auf die Reise. In Europa und Nordamerika konzentrieren sich Testingenieure inzwischen auf das Testen geringerer Stückzahlen von werthaltigeren Produkten. Da indes keine Testmethode alles abdecken kann, kommen hierbei meist universelle Funktionstester zum Einsatz.

Im Jahr 2013 wurde das Konzept von JFT auf verschiedene Plattformen wie Labview portiert und ergänzt dort kostengünstige Funktionstest-Plattformen.

Im Jahr 2013 wurde das Konzept von JFT auf verschiedene Plattformen wie Labview portiert und ergänzt dort kostengünstige Funktionstest-Plattformen. National Instruments

Funktionstester erfordern Fachkenntnisse

Funktionstester stimulieren und überwachen die Funktionalität eines Systems (meist einer Leiterplattenbaugruppe) mithilfe präziser Signalgeneratoren und Messgeräte wie Mustergeneratoren, Oszilloskope oder Zähler. Im Gegensatz zur Programmierung eines In-Circuit-Testers erfordert die Programmentwicklung für eine Funktionstestlösung detaillierte Fachkenntnisse über die Funktionsweise der Baugruppe, um eine gute Testtiefe zu erreichen. Diese produktspezifischen Fachkenntnisse erfordern wiederum qualifiziertes Personal, das sich diese Kenntnisse zeitaufwendig aneignen muss, wodurch hohe Kosten entstehen.

Jtag /Boundary-Scan-Testtechnologie ist in der Lage, tiefgehende Tests an zahlreichen digitalen und gemischt analog/digitalen Schaltungen zu automatisieren. Die Technologie lässt sich leicht in Funktionstester integrieren, sofern der Lieferant der Jtag-Lösung die entsprechenden Treiberpakete anbietet.

Mit JTAG/Boundary-Scan lassen sich Verbindungen von Boundary-Scan-Bauteilen untereinander ebenso wie zwischen Boundary-Scan-Bauteilen und aktiven ICs testen.

Mit JTAG/Boundary-Scan lassen sich Verbindungen von Boundary-Scan-Bauteilen untereinander ebenso wie zwischen Boundary-Scan-Bauteilen und aktiven ICs testen.National Instruments

So funktioniert Jtag/Boundary-Scan

Die IEEE-Richtlinie „standard test access port and boundary-scan architecture“ beschreibt die Logik, die für den Zugriff auf die Steuerung der Pins eines Bauteils erforderlich ist. Der Zugriff erfolgt über das bauteilinterne Boundary-Scan-Schieberegister (BSR). Mithilfe dieses Registers können die Ein- und Ausgangspins des Bauteils kontrolliert werden, um so den Test einer Baugruppe zu vereinfachen. Sobald die Pins eines Bauteils steuer- und beobachtbar sind, lassen sich Testmuster senden und empfangen, mit denen die Schaltung auf Kurzschlüsse und Unterbrechungen geprüft werden kann.

Dieses Konzept lässt sich auf Verbindungen zwischen Boundary-Scan-Bauteilen untereinander sowie zwischen Boundary-Scan-Bauteilen und aktiven ICs wie etwa Memories anwenden. Bei komplexen Testaufgaben wie dem simultanen Test aller Boardanschlüsse oder der Überprüfung einer DDR-Schnittstelle zahlt es sich aus, einen automatischen Programmgenerator einzusetzen, um die Sequenz der Testvektoren und sichere Board-Zustände zu berechnen. Für einfachere Tests wie der Stimulierung eines Digital-Analog-Wandlers genügen einfache Skripte, um die Pingruppen zu steuerbaren Variablen zusammenzufassen.

JFT/Labview mit Visa-Treiber beim Test eines D/A-Wandlers. Boundary-Scan-Zugriff auf ein FPGA und ein digitales Voltmeter unterstützen den Test.

JFT/Labview mit Visa-Treiber beim Test eines D/A-Wandlers. Boundary-Scan-Zugriff auf ein FPGA und ein digitales Voltmeter unterstützen den Test.National Instruments

Automatisierte Boundary-Scan-Technologie

Das Unternehmen Jtag Technologies hat massiv in die Entwicklung von Boundary-Scan-Systemen investiert, die sich optional in Testsysteme verschiedener Hersteller integrieren lassen. PIP/LV (Production Integration Package for Labview), eines der meistgenutzten Boundary-Scan-Systeme, ist für National Instruments Labview ausgelegt. Mithilfe von PIP/LV können Testentwickler alle Tools der Software Provision für die automatisierte Testgenerierung nutzen. Provision importiert CAD-generierte Netzlisten des Prüflings sowie Beschreibungsmodelle für Boundary-Scan-Bauteile (BSDL) und proprietäre Modelle (aktuell mehr als 100.000 Bauteile), die die Funktion nicht Boundary-Scan-fähiger Bauteile (Cluster) beschreiben.

Nach der Provision-internen Verifizierung können die resultierenden Testprogramme für die Plattform des Funktionstesters freigegeben und über Labviews Buttons virtueller Instrumente (Labview VI), die die PIP/LV-Schnittstelle bilden, aufgerufen werden. Außer dem Code der Testprogramme kann Provision auch Applikationen zum Programmieren von Flash-Bauteilen (NOR, NAND und serielle Bauteile) erzeugen. Nicht zuletzt lassen sich nahezu alle programmierbaren Logikbauteile wie CPLDs, FPGAs, Konfigurations-PROMs usw. konfigurieren.

Boundary-Scan-Controller JT 37x7/PXI, verbunden mit der MAC-Panel-Scout-kompatiblen Signalaufbereitungsschnittstelle JT2147/DAK.

Boundary-Scan-Controller JT 37×7/PXI, verbunden mit der MAC-Panel-Scout-kompatiblen Signalaufbereitungsschnittstelle JT2147/DAK.National Instruments

Script-basierende JTAG-Testlösungen

Die Jtag-Funktionstestlösung JFT (Jtag Functional Test) bietet einen einfachen Zugang zur Low-level-Steuerung der Pins von Boundary-Scan-Bauteilen und ist in der Open-Source-Skriptsprache Python entwickelt. Das Tool ist dafür gedacht, Pegel einzelner Pins umzuschalten oder mehrere Pins zu gruppieren und als Programmvariable wie einen Bus anzusprechen. Unter JFT lassen sich sehr einfach Programme mit Schleifen, bedingten Verzweigungen und Abfragen von Grenzwerten erstellen. Der modulare Ansatz ermöglicht die Generierung wiederverwendbarer Codeblöcke, die sich zwischen unterschiedlichen Testprojekten austauschen lassen.

Im Jahr 2013 wurde das Konzept von JFT auf verschiedene Plattformen wie Labview portiert und ergänzt dort kostengünstige Funktionstest-Plattformen. Durch den Zugriff auf die Pins komplexer Bauteile wie FPGAs, Mikroprozessoren und DSPs erhalten Programmierer einen sicheren und vorhersagbaren Zugang zum inneren Kern eines Baugruppendesigns. Ein alternativer Funktionstest-Ansatz würde das Erstellen spezieller Test-Firmware erfordern, die das Booten und zumindest teilweise Funktionieren der Baugruppe als Bedingung für den Beginn des Tests voraussetzt.

Flex30-System von A.T.E. Solutions als Beispiel für Funktionstestsysteme, ergänzt um einen PXI-Controller von JTAG Technologies und einer Virginia Panel-Adapterschnittstelle. Softwareplattform ist NI Teststand.

Flex30-System von A.T.E. Solutions als Beispiel für Funktionstestsysteme, ergänzt um einen PXI-Controller von JTAG Technologies und einer Virginia Panel-Adapterschnittstelle. Softwareplattform ist NI Teststand.National Instruments

Auf der jährlich von National Instruments veranstalteten Fachkonferenz „Automated Test Summit“ können sich ATE-Entwickler über aktuelle Trends und Technologien der Test-Branche informieren.

Auch die modularen Tester der Flex-Serie von A.T.E. Solutions, englischer Anbieter automatischer Funktionstest-Lösungen, sind oft mit Jtag/Boundary-Scan-Ergänzungen von Jtag Technologies ausgestattet. Ergänzend zu den Softwarewerkzeugen bietet Jtag hochintegrierte Anschlusssysteme, die kompatibel mit den Systemen führender Anbieter wie MAC Panel und Virginia Panel sind. Für den Einsatz mit Boundary-Scan-Controllern im PXI(e)-Format beinhalten diese Verbindungssysteme eine aktive Aufbereitung für die Jtag-Test-Access-Port-Signale sowie weitere I/O-Kanäle.

Tests an Schaltungen automatisieren

Beim Test hochwertiger Produkte in kleineren Stückzahlen spielen Funktionstests ein große Rolle. Zum Einsatz kommen meist universelle Funktionstester, die indes einige Fachkenntnis erfordern. Durch die Integration von JTAG-/Boundary-Scan-Testtechnik in diese Funktionstester lassen sich Tests an digitalen und gemischt analog/digitalen Schaltungen automatisieren. So ist die JTAG-Funktionstestlösung JFT von JTAG Technologies bereits auf unterschiedliche Plattformen portiert und unterstützt dort kostengünstige Testplattformen.

Die JT 57xx-Serie besteht aus kombinierten JTAG/Boundary-Scan-Controllern plus Mixed-Signal-I/O-Testsystem.

Die JT 57xx-Serie besteht aus kombinierten JTAG/Boundary-Scan-Controllern plus Mixed-Signal-I/O-Testsystem.National Instruments

Nach Bedarf kundenspezifisch oder hochflexibel

Am Low-Budget-Ende des Spektrums lässt sich ein auf Basis der Mios-Tester von Jtag Technologies ein Mini-Boundary-Scan-Testsystem konfigurieren, das Boundary-Scan-Test-Access-Ports sowie digitale und analoge I/Os umfasst. In Verbindung mit National Instruments Labview und den vielseitigen Labview-JFT-Paketen lässt sich für etwa ab 8500 Euro ein leistungsfähiges, kundenspezifisches Mini-ATE-System zusammenstellen. Optional ist das Boundary-Scan-System zusammen mit Netzteilen und I/O-Ressourcen in einer re-konfigurierbaren Adapterkassette verfügbar.

Das obere Ende des Spektrums bilden hochflexible ATE-Systeme mit VPC- oder MAC-Panel-Adapterschnittstellen, die eine hohe Vielfalt an PXI-, LXI- und sogar GPIB-Instrumente beinhalten können. So sind vielfältige Testprozesse einschließlich HF- und Mikrowellen-Tests möglich.

Productronica 2015: Halle A1, Stand 265