Wie sich hochintegrierte Baugruppen kostengünstig testen lassen

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Wie sich die Prüfzeiten verkürzen lassen

Im Boundary-Scan-Modus werden die Pins eines Bausteins von der internen Logik isoliert und stattdessen an dessen Boundary-Scan-Zellen angeschlossen. Jeder Pin ist über den TAP des Bauteils steuerbar.

Die Signalpegel können angelegt oder abgefragt werden. Mehrere Boundary-Scan-fähige Bauelemente können dabei seriell miteinander zu einer Scan-Chain verknüpft werden.

Um die Prüfzeiten zu verkürzen, können komplexe Baugruppen in mehrere Abschnitte unterteilt und mit einem Multi-TAP-Controller gesteuert werden. Bei geeigneter Topologie und mit intelligenten Testprozeduren können, von den Boundary-Scan-fähigen Bauteilpins ausgehend, alle erreichbaren Netze getestet werden.

Auch die angeschlossene Peripherie lässt sich testen

Entgegen einer weit verbreitenden Fehleinschätzung können also nicht nur die Boundary-Scan-fähigen Bauteile selbst, sondern sämtliche angeschlossene Peripherie, sogar Optokoppler, Steckverbinder und ähnliche Komponenten auf Funktion oder zumindest auf korrekte Verbindungen geprüft werden.

Auf die Funktionsweise von Boundary-Scan soll hier aber nicht näher eingegangen werden. Detaillierte Beschreibungen finden sich hier [2], auf Wikipedia [3] und auf den Webseiten von Firmen, die mit ihren Tools das Testen von Baugruppen mit Boundary-Scan möglich machen [4].

Neue Testkonzepte erfordern Ausbildung der Mitarbeiter

Natürlich bedingt das Boundary-Scan-Verfahren einen gewissen Zusatzaufwand: Wenn man diesen Weg gehen möchte, müssen geeignete Boundary-Scanfähige Bauelemente ausgewählt und zusätzliche Verbindungen vorgesehen und entflochten werden.

Darüber hinaus sind geeignete Testkonzepte zu entwickeln, die beim Schaltungs-Design berücksichtigt werden müssen. Außerdem bedingt jede neue Technologie, die in einem Unternehmen eingeführt wird, einen unter Umständen beträchtlichen Kostenaufwand für zu beschaffende Hard- und Software.

Der überwiegende Teil der Kosten versteckt sich meist in der Ausbildung der Mitarbeiter, die während der Einarbeitungszeit für bestehende Projekte nicht zur Verfügung stehen. Aber nicht nur Anschaffung und Ausbildung, sondern auch inhärente Risiken des Scheiterns sind den Kosten zuzurechnen, die mit der Einführung einer Prüftechnologie wie Boundary-Scan einher gehen.

Die entscheidenden Fragen lauten also: Rentiert sich der Aufwand? Gibt es genügend passende Projekte, um die Investition zu rechtfertigen? Kann und will die Firma die Risiken eingehen und gibt es hier einen Königsweg?

Das Komplettpaket für Boundary-Scan

ScanExpress TestGenie [5] ist ein Boundary-Scan-Komplettpaket zur Prüfung einer Baugruppe. Es besteht im Wesentlichen aus den folgenden fünf Komponenten: Intelligenter Controller, Laufzeitumgebung, Diagnose-Werkzeug, Visualisierungssoftware und Dienstleistungs-Komplettpaket.

Als Interface vom Testobjekt zu einem PC wird ein leistungsfähiger Single-TAP USB2.0-JTAG-Controller eingesetzt. Laufzeitumgebung zum Ausführen von Testplänen mit automatisch oder manuell generierten Testvektoren einschließlich der automatischen Erstellung von aussagekräftigen Fehlerberichten ist ScanExpress Runner.

Die ScanExpress Advanced Diagnosis Option

Die Einbindung von externen Tests/Vektoren in verschiedenen Standardformaten ist hierbei möglich. Die ScanExpress Advanced Diagnosis Option, kurz ADO, ist ein mächtiges Diagnose-Werkzeug zur detaillierten Analyse der Ergebnisse der einzelnen Testschritte einschließlich automatischer Testvektor-Analyse und Auswertung. Sie ermöglicht eine Ausgabe in Klartext mit netz- und pinspezifischen Informationen. Durch die Benutzeroberfläche können Ergebnisse von wenig testerfahrenen Mitarbeitern untersucht und ausgewertet werden.

Mit ScanExpress Viewer können erkannte und mögliche Fehlerstellen in einer aus den CAD-Daten automatisch generierten Darstellung des Testobjekts einfach fotorealistisch veranschaulicht werden. Im umfassenden Dienstleistungs- und Supportpaket erstellt TestGenie ablauffähige Testpläne für ScanExpress Runner für ein Projekt durch den Hersteller Corelis.

Bei den oben erwähnten ScanExpress-Softwaremodulen handelt es sich um zeitlich unbefristete Lizenzen mit einem Jahr Softwarepflege und -Support für ein einzelnes Entwicklungsprojekt.

Die Vorteile des Testsystems im Baugruppentest

Der Vorteil für den Kunden liegt im zeitlich und finanziell festgelegten und damit risikofreien Rahmen sowie im enormen Zeitgewinn bei der Prüfung der Baugruppe. Die Testvektoren können typischerweise innerhalb weniger Tage nach Erzeugung der CAD-Daten (Netzliste, Stückliste) fertig gestellt werden, so dass die Platine sofort nach Bestückung in Betrieb genommen bzw. getestet werden kann.

Um den Zeitvorteil optimal zu nutzen, sollten Projektstart und Einbindung des Dienstleisters rechtzeitig vor Abschluss von Entwicklung und Layout erfolgen. Da Testvektoren und Teststrategien nicht vom Kunden selbst entwickelt werden müssen, ist ScanExpress TestGenie ideal für kleine und mittelständische Firmen, die elektronische Baugruppen entwickeln und Ausbeute und Qualität in der Produktion steigern müssen.

Dies ist gerade bei jungen Unternehmen ein entscheidender Vorteil, wenn sie - vorerst - nicht im großen Stil in den Ausbau ihrer Testabteilung investieren können oder wollen. TestGenie löst hier mehrere Probleme gleichzeitig: Dem Kunden steht innerhalb kurzer Zeit ein komplettes, projektspezifisches Testsystem zur Verfügung, das sich unmittelbar über die Kostenersparnis im eigenen Projekt finanziert. Falls zu einem späteren Zeitpunkt die Entscheidung ansteht, ein Boundary-Scan-Entwicklungssystem zu beschaffen, stehen für die bereits entwickelten Baugruppen die zugehörigen Projektdaten zur Verfügung.

Quellen und Literatur:

[1] IEEE Standard 1149.1-1990 (überholt)

[2] http://www.dsp-systeme.net/BoundaryScan.htm

[3] Wikipedia (deutsch) http://de.wikipedia.org/wiki/Boundary_Scan_Test

[4] http://corelis.eu/education/JTAG_Tutorial.htm

[5] http://www.corelis.eu/testgenie/

* * Andreas R. Bayer ist Geschäftsführer der A. R. Bayer DSP Systeme in Düsseldorf. Das Unternehmen ist europaweit für Vertrieb und Support von Corelis-Produkten verantwortlich.

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