SJTAG技術(shù)在ATCA體系的應(yīng)用
隨著通信市場對無線與有線服務(wù)的需求持續(xù)成長,電信產(chǎn)業(yè)認(rèn)識(shí)到需要跳脫專利型或部分開放型架構(gòu)的桎梏,以便獲得更多的選擇空間。因此PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group,PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造組織)提出了AdvancedTCA的開放式硬件平臺(tái)的相關(guān)規(guī)范,稱為PICMG 3.X規(guī)范,針對新一代網(wǎng)絡(luò)元素提供充裕的擴(kuò)充性與空間,支持多種交換協(xié)議與接口,提供一套機(jī)箱層級(jí)的管理機(jī)制,采納業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的智能型平臺(tái)管理接口(Intelligent Platform Management Interface),能運(yùn)用智能型平臺(tái)管理總線建置成放射狀或總線拓?fù)洹?
圖1 ATCA基本管理結(jié)構(gòu)圖
在ATCA架構(gòu)的系統(tǒng)中,每個(gè)機(jī)框配備兩塊CMM(Chassis Management Module,機(jī)框管理模塊),互為主備,如圖1所示,每個(gè)CMM可單獨(dú)管理機(jī)框內(nèi)的所有單板,同時(shí)每個(gè)單板中都需要實(shí)現(xiàn)IPMC(Intelligent Platform Management Controller,智能平臺(tái)管理控制器)的功能,IPMC主要完成ATCA單板或其他機(jī)框組件上各種關(guān)鍵硬件資源的監(jiān)視、控制及管理,包括單板或模塊的有效凈荷部分狀態(tài)檢測、單板溫度及電壓檢測、熱插拔管理、FRU信息獲取、告警管理、電源管理、復(fù)位狀態(tài)、傳感器及事件管理、日志管理、E-Keying(電子開關(guān))管理等,同時(shí)要完成對AMC(Advanced Mezzanine Card,高級(jí)夾層子卡)子卡硬件地址、溫度、電壓、復(fù)位、熱插拔和告警指示燈等的管理及事件記錄,通過雙冗余的IPMB(Intelligent Platform Management Bus,智能平臺(tái)管理總線)總線與CMM通信,把各種事件及信息上報(bào)給CMM并接受CMM的管理和控制。
AMC子卡基于PICMG所提出的PICMG AMC.0 Rx規(guī)范,子卡在MMC(Module Management Controller,模塊管理控制器)的管理下具有熱插拔、告警指示、電壓/溫度監(jiān)控、有效凈荷狀態(tài)監(jiān)控、上/下電控制、地址識(shí)別、FRU信息讀取等功能,MMC與IPMC之間通過IPMB-L總線相連進(jìn)行通信。
圖2 JTAG獨(dú)立型連接圖
隨著ATCA架構(gòu)在電信行業(yè)逐漸推廣和大規(guī)模使用,單板的邏輯及軟件版本的更新必然更加頻繁,同時(shí)大規(guī)模集成電路越來越多的內(nèi)嵌了支持IEEE1149.1協(xié)議的JTAG技術(shù)以便支持其測試及維護(hù),借助于JTAG技術(shù),越來越多的芯片能夠支持ISP(In System Programe,在系統(tǒng)可編程)及ICT(In Circuit Test,電路在線測試)等技術(shù),這種編程及維護(hù)方式正逐漸成為設(shè)計(jì)的主流。
圖3 JTAG菊花鏈連接圖
目前的JTAG技術(shù)都是基于IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn),其在單板中的應(yīng)用基本上基于圖2及圖3的方式。圖2的使用情況較多,簡單易行,但是增加板上插座數(shù)量,增加了成本和布局面積,現(xiàn)場維護(hù)也不方便;圖3的連接方式其實(shí)就是JTAG菊花鏈的改進(jìn)型,可以減少插座使用數(shù)量,但菊花鏈的延長使得該鏈的TCK最大頻率受制于該鏈中最低TCK頻率的器件,同時(shí)導(dǎo)致整條鏈上BSC(Boundary Scan Cell,邊界掃描單元)的增加,嚴(yán)重降低JTAG掃描的速度。對于不同電平的JTAG還額外需要增加電平轉(zhuǎn)換器件。
SJTAG技術(shù)概述
SJTAG(System JTAG)技術(shù)基于已廢棄的IEEE 1149.5協(xié)議的基礎(chǔ),SJTAG Group發(fā)展成系統(tǒng)級(jí)邊界掃描標(biāo)準(zhǔn),專注于系統(tǒng)層面的Test &Configuration,SJTAG能提供以背板互聯(lián)為依托的一種多板甚至多框測試配置方案。
SJTAG技術(shù)應(yīng)用的不利因素
在一個(gè)獨(dú)立的機(jī)框中各單板中JTAG設(shè)備的邊界掃描以及更新可以由單板獨(dú)立完成,或由其他控制板通過某種類型總線傳送到該單板進(jìn)行,從而可實(shí)現(xiàn)自更新/自測試或者遠(yuǎn)程更新/遠(yuǎn)程測試,如圖4所示。圖中管理板與單板之間的通信總線可以有多種選擇,但是根據(jù)ATCA的規(guī)范,管理板與節(jié)點(diǎn)板之間只有IPMB總線,而IPMB即為IIC總線,IIC總線的全速只有400Kb/s,在進(jìn)行大量測試以及更新數(shù)據(jù)傳送時(shí)這種速錄一定會(huì)成為瓶頸。此為JTAG技術(shù)在ATCA中應(yīng)用的一個(gè)不利因素。
此外,這種通信方式要求位于節(jié)點(diǎn)板上的本地控制器(部分地方也稱為BMC或者IPMC)處于工作狀態(tài),如果本地控制器沒有工作,例如在工廠生產(chǎn)測試情況下或者本地控制器由于某種原因處于故障狀態(tài),也無法進(jìn)行JTAG測試流程。此為JTAG技術(shù)在ATCA中應(yīng)用的第二個(gè)不利因素。
圖4 依賴本地控制器的JTAG測試結(jié)構(gòu)圖
另外,基于PICMG R3.0標(biāo)準(zhǔn)衍生發(fā)展的PICMG AMC.0 Rx標(biāo)準(zhǔn),使得AMC子卡的應(yīng)用逐漸增多,AMC子卡的設(shè)計(jì)也越來越復(fù)雜多樣,使用的JTAG設(shè)備也越來越多,而AMC標(biāo)準(zhǔn)僅提供一套JTAG接口,如果僅僅將AMC上所有JTAG如圖3所示串成一條菊花鏈,隨著器件的增加,菊花鏈中的BSC必然越來越多從而影響測試速度。這是JTAG技術(shù)在ATCA中應(yīng)用的第三個(gè)不利因素。
SJTAG技術(shù)應(yīng)用方案
為實(shí)現(xiàn)在ATCA系統(tǒng)架構(gòu)中,克服以上不利因素,應(yīng)用SJTAG技術(shù),實(shí)現(xiàn)各單板的所有JTAG設(shè)備包括AMC子卡及本地控制器的更新(包括PLD/FPGA/CPU/FLASH)或者測試(包括在位測試/簡單管腳互連測試等/內(nèi)建自測/管腳狀態(tài)測試等測試項(xiàng)目),同時(shí)支持遠(yuǎn)程更新及測試流程下發(fā)。現(xiàn)采用如下的技術(shù)方案。如圖5所示。
圖5 ATCA的SJTAG測試結(jié)構(gòu)圖
(1)ATCA所有業(yè)務(wù)單板中增加專用JTAG ASIC橋片,橋片地址可直接使用機(jī)框槽位地址,分出多條JTAG子鏈,分別連接業(yè)務(wù)單板上的PLD/FPGA/CPU/AMC等所有包含JTAG的設(shè)備,并按照規(guī)則分類。
(2) CMM單板中增加ETC(Embedded Test Controller,嵌入式測試控制器)以及JTAG橋片,通過一個(gè)主備邏輯來選擇當(dāng)前CMM處于機(jī)框測試主控板還是被測單板,從而實(shí)現(xiàn)主備互相升級(jí)。當(dāng)作為被測單板時(shí),其JTAG橋片的設(shè)計(jì)與普通業(yè)務(wù)單板相同。如圖6所示。
圖6 CMM主備互相升級(jí)結(jié)構(gòu)圖
(3)AMC子卡如果JTAG設(shè)備較多,也可增加JTAG橋片,連接方式同普通業(yè)務(wù)單板相同;考慮到AMC子卡面積有限,很多情況下JTAG設(shè)備并不會(huì)很多,因此也可以直接將所有JTAG設(shè)備經(jīng)過驅(qū)動(dòng)后全部串成菊花鏈,不過各種設(shè)備在菊花鏈中的位置按照預(yù)先的規(guī)則要求進(jìn)行排列。
(4) ATCA標(biāo)準(zhǔn)背板上使用規(guī)范規(guī)定的Metallic Test總線實(shí)現(xiàn)單端的5線制JTAG測試總線。
(5) 機(jī)框上增加JTAG測試總線的接口,可直接接入外部測試機(jī)進(jìn)行測試,此時(shí)可不依賴CMM,用于數(shù)據(jù)量較大、計(jì)算較復(fù)雜的測試情況。
(6) 在所有被測單板(包括處于備份狀態(tài)的CMM和所有AMC子卡)的PLD上固定配置單板信息,便于ETC能掃描到單板類型。
圖7 外部測試結(jié)構(gòu)圖
(7) CMM板CPU增加對外控制接口(以太網(wǎng)口、USB或現(xiàn)場總線等),可通過外部測試機(jī)下發(fā)給CMM板,由CMM板轉(zhuǎn)發(fā)測試向量。如圖7所示。
由于需要規(guī)劃整個(gè)機(jī)框的JTAG設(shè)備,而JTAG設(shè)備的種類又比較繁多,同時(shí)需要對不同單板的JTAG橋片地址進(jìn)行規(guī)劃,因此需要對JTAG地址進(jìn)行如下規(guī)劃:
(1) 業(yè)務(wù)單板和CMM板上的JTAG橋片地址基本可以直接使用ATCA槽位地址,或者經(jīng)過某種邏輯運(yùn)算。
(2) AMC單板的橋片地址可以使用AMC插座槽位地址的邏輯運(yùn)算得到。
(3) 各個(gè)被測單板保證JTAG橋片的LSP0(Local Scan Port,本地掃描端口)連接IPMC或者BMC,包含單板信息的PLD器件連接LSP1鏈的第一個(gè)位置。每個(gè)AMC子卡單獨(dú)使用一條LSP。
(4) 如果AMC子卡使用了二級(jí)橋片實(shí)現(xiàn)JTAG擴(kuò)展,要求保證二級(jí)橋片LSP0連接MMC,包含子卡信息的PLD器件處于LPS1的第一個(gè)位置;如果沒有使用二級(jí)橋片擴(kuò)展,要求MMC處于JTAG鏈的第一個(gè)位置,包含子卡信息的PLD處于第二個(gè)位置。
通過這種設(shè)計(jì)模式,除了能夠進(jìn)行ATCA整框的現(xiàn)場升級(jí)維護(hù),還可以進(jìn)行產(chǎn)品出廠或者現(xiàn)場測試,實(shí)現(xiàn)故障定位,能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)互連測試、簇測試、ID測試、功能測試、采樣測試、存儲(chǔ)器測試、PLD/Flash加載測試等。可以將SJTAG測試升級(jí)技術(shù)真正用于系統(tǒng)級(jí)工程,提高了測試點(diǎn)覆蓋率,降低了研發(fā)和生產(chǎn)隱患,提高了工作效率,將JTAG技術(shù)充分地進(jìn)行了發(fā)揮。
總結(jié)
本文將SJTAG技術(shù)應(yīng)用于ATCA架構(gòu)中,根據(jù)ATCA架構(gòu)的特點(diǎn),將JTAG技術(shù)充分發(fā)揮,克服了普通ATCA測試/升級(jí)方法速度慢、風(fēng)險(xiǎn)大,存在測試/升級(jí)盲區(qū),AMC子卡升級(jí)方式單一,主控板無法升級(jí)等缺點(diǎn),將全框都納入了可現(xiàn)場測試/升級(jí)的范疇。通過對AMC子卡升級(jí)方式的靈活改進(jìn),完善二級(jí)橋片和菊花鏈的兼容模式,不需要被測單板上任何處理器處于工作狀態(tài),甚至可以應(yīng)用于出場大批量的升級(jí)和測試。
評(píng)論
查看更多