Comprendre le JTAG

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Vous avez peut-être déjà croisé le terme JTAG en utilisant des outils de programmation de processeurs, ou lors du débogage de systèmes embarqués. Il est vrai que la majorité des processeurs s’appuient sur JTAG pour activer les fonctions de débogage ou d’émulation, tout comme la quasi-totalité des FPGA et CPLD utilisent JTAG pour la programmation.

Mais réduire JTAG à ces seules fonctions serait passer à côté de tout son potentiel.

En réalité, ces cas d’usage ne mobilisent qu’une partie de la norme IEEE 1149.1, à savoir les quatre signaux du TAP (Test Access Port). Cette interface série a été conçue à l’origine pour permettre le test des circuits imprimés (PCB) sans devoir recourir à des sondes physiques complexes ou à des bancs de test sur mesure.

Le composant central du test JTAG est le registre de scan de frontière (Boundary Scan Register, ou BSR). Il est placé à la frontière entre le cœur fonctionnel d’un composant et ses broches de connexion.

En mode de test, ce registre permet de piloter les signaux émis par un composant ou de surveiller l’état de ces signaux – tout cela sans interférer avec le fonctionnement normal du système.

Ce découplage facilite grandement la mise en place de tests, car il supprime le besoin de configurer ou de booter un composant pour accéder à ses broches. En somme, avec seulement quatre signaux (TCK, TMS, TDI, TDO), on peut observer et contrôler de manière fine une carte électronique.

XJTAG utilise le boundary scan selon deux approches complémentaires :

• Le test de connexions : permet de vérifier les interconnexions entre composants JTAG. On détecte ainsi les courts-circuits, erreurs de soudure, résistances manquantes ou défauts de type stuck-at.
• Le test fonctionnel étendu : permet de tester des composants non-JTAG (mémoire DDR, Flash, capteurs SPI/I²C, etc.) en les pilotant via des composants JTAG.

Par exemple, on peut allumer une LED et demander à un opérateur de confirmer sa mise sous tension, ou bien écrire/lire des données dans une mémoire RAM pour vérifier l’intégrité des lignes de communication.

Même si processeurs et FPGA sont souvent compatibles JTAG, une carte typique contient de nombreux composants qui ne le sont pas : DDR, SRAM, capteurs, EEPROM, ADC, DAC, etc.

XJTAG permet tout de même de tester les connexions reliant ces périphériques aux composants JTAG. Mais pour détecter les circuits ouverts, il faut aller plus loin et établir une communication active avec ces périphériques.

Grâce à la bibliothèque de modèles XJTAG, qui couvre des composants simples (résistances, buffers) jusqu’aux mémoires complexes (DDR3…), vous pouvez lancer des tests sans écrire une seule ligne de code.

Aucune modification de design n’est nécessaire si un connecteur JTAG est déjà prévu – ce qui est le cas dans la majorité des cartes modernes.

Pour tout test JTAG, il est nécessaire de disposer du fichier BSDL (Boundary Scan Description Language) de chaque composant. Ce fichier, fourni par le fabricant, décrit précisément l’implémentation JTAG du composant et permet à XJTAG d’en tirer parti.

Contrairement aux tests traditionnels (lits à clous, inspection optique ou rayons X), qui nécessitent des équipements coûteux, le test JTAG peut être réalisé dès le prototypage, avec un simple contrôleur JTAG comme le XJLink2, de la taille d’une souris.

Cela permet aux ingénieurs de :

1. BGA : les composants les plus complexes à tester
Les boîtiers à billes (BGA) rendent impossible l’accès physique aux broches. Le boundary scan offre une alternative simple et non intrusive.

2. Éliminer les coûts NRE des bancs de test
Les bancs traditionnels sont coûteux à concevoir. JTAG réduit voire supprime ces besoins.

3. Réduire le temps de test
Par rapport au flying probe, souvent lent, JTAG propose un cycle de test rapide sans équipement lourd.

4. Moins de développement spécifique
Grâce à l’interface normalisée TAP, les tests peuvent être réutilisés d’un projet à l’autre.

5. Un seul outil pour test et programmation
JTAG est déjà utilisé pour la programmation ; autant l’exploiter aussi pour le test.

6. Tester les prototypes comme en production
XJTAG met la puissance des tests industriels à portée des bancs d’ingénierie.

7. Des diagnostics précis pour une réparation rapide
XJTAG localise précisément les défauts, aussi bien sur le schéma que sur le layout.

8. Diagnostiquer des cartes ‘mortes’
Même si une carte ne boote pas, JTAG peut révéler des pannes sur RAM, oscillateurs ou autres périphériques critiques.

Plusieurs options s’offrent à vous :