專利名稱：：一種可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及集成電路可診斷性設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種滿足可診斷性設(shè)計的D觸發(fā)器電路裝置及方法。技術(shù)背景近年來集成電路的設(shè)計廣泛采用深亞微米和超深亞微米工藝以提升性能。同時，隨著工藝尺度的縮小，芯片的缺陷密度逐漸增加，每代工藝中的量產(chǎn)學(xué)習(xí)過程也變得更加復(fù)雜。因此，在電路設(shè)計過程中廣泛采用掃描(SCAN)設(shè)計技術(shù)以提升電路的可測性(Design-For-Testability，DFT)和可診斷性，從而提升芯片質(zhì)量以及芯片生產(chǎn)的優(yōu)良率。掃描設(shè)計技術(shù)是在電路中插入一種稱為掃描鏈的移位寄存器結(jié)構(gòu)，通過掃描鏈可以非常方便地實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的有效傳遞以及內(nèi)部狀態(tài)的有效導(dǎo)出。插入了掃描鏈的電路有兩種模式由測試使會^(ScanEnable)控制的測試模式和工作模式。在測試模式下，掃描鏈接通，而在工作模式下，掃描鏈被旁路，電路按照原來的結(jié)構(gòu)工作。在器件內(nèi)部實現(xiàn)的掃描又分為"全掃描"和"部分掃描"兩種。全掃描是將電路中所有的時序單元都置換為掃描單元，并且接入一個或者多個掃描鏈中，這樣可以非常容易地實現(xiàn)故障的控制和傳導(dǎo)。部分掃描則是選擇性地組成掃描鏈，比如可以將關(guān)鍵路徑上的時序單元以及難于滿足掃描結(jié)構(gòu)要求的單元排除在掃描鏈之外，以確保芯片滿足面積和性能方面的要求。掃描測試的實現(xiàn)過程是讀入電路網(wǎng)表并且實施設(shè)計規(guī)則檢査(DesignRuleCheck,DRC)，確保符合掃描測試的設(shè)計規(guī)則；將電路中原有的觸發(fā)器或者鎖存器置換為特定類型的掃描觸發(fā)器或者鎖存器(如多路選擇D觸發(fā)器，時鐘控制的掃描觸發(fā)器，以及電平敏感的掃描設(shè)計)，并且將這些掃描單元鏈接成一個或者多個掃描鏈，這一過程稱之為測試綜合。測試向量自動生成(AutomaticTestPatternGeneration,ATPG)工具根據(jù)插入的掃描電路以及形成的掃描鏈自動產(chǎn)生測試向量。故障仿真器(FaultSimulator,FS)對這些測試向量實施評估并且確定故障覆蓋率情況。從測試角度而言，發(fā)現(xiàn)掃描鏈中的掃描單元是否存在故障并不困難。只要將flush向量(0011)移入并直接移出掃描鏈即可判斷掃描鏈?zhǔn)欠翊嬖诠收?。但從診斷角度而言，定位故障掃描單元卻具有很大的挑戰(zhàn)性，這是因為在向量移入過程中，故障掃描單元的上游將會被污染，而在移出過程中，故障掃描單元的下游會被污染，所以經(jīng)過掃描移入移出過程后整條掃描鏈已被污染。為解決定位故障掃描單元中存在的問題，目前有三類可行的方案，第一類方案就是專門為待測掃描鏈生成一組診斷向量；第二類方案將已有的失效向量注入故障模擬器，通過比較失效向量和故障模擬器的響應(yīng)進(jìn)行診斷；最后一類方案就是通過修改電路中的觸發(fā)器單元提高電路的可診斷性。在第一類方案中，測試向量生成方法可分成三種，一種是將待測掃描單元的故障效果通過組合邏輯傳播給輸出或者傳播給可以正常觀測的偽輸出；第二種方法是把可以反映故障效果的邏輯值通過組合邏輯傳播給待測掃描單元。對于以上兩種方法只要在待測掃描單元上發(fā)現(xiàn)了與期望響應(yīng)不相同的結(jié)果，就可以認(rèn)為該待測掃描單元是存在故障的。第三種方法不是確定性測試生成方法，而是從功能向量中選取可以使得待測掃描鏈中所有掃描單元置1和置0概率相當(dāng)?shù)墓δ芟蛄?，通過比較失效芯片各輸出的O、1出現(xiàn)概率和期望輸出的0、1出現(xiàn)概率推斷出故障掃描單元的位置。第二類方案不需要為待測掃描鏈生成專門的診斷向量，而是利用已有的測試向量和這些向量的失效響應(yīng)進(jìn)行故障模擬。在診斷過程中，故障被注入到模擬器中，并施加向量得到相應(yīng)的失效響應(yīng)。通過比較從模擬器得到的失效響應(yīng)和從測試設(shè)備上得到的實際失效響應(yīng)估計故障注入位置與實際故障發(fā)生位置是否相同，如果相同則診斷過程結(jié)束，如果不同則反復(fù)迭代上述過程，直到得出滿意的診斷結(jié)果。但是，這兩類方案得到的診斷分辨率均與電路結(jié)構(gòu)相關(guān)，無法保證診斷的精度。第三類方案是通過修改電路設(shè)計提高電路的可診斷性。大致分成兩種方法，第一種方法為掃描單元提供旁路掃描鏈，使得掃描單元的掃描輸出結(jié)果可以傳播到多條掃描鏈上。第二種方法是為掃描單元提供某種置位的機(jī)制，在故障發(fā)生時，故障掃描鏈里的掃描單元被置成某種特殊的向量。這種特殊向量在移出過程中可以敏化一類或者幾類故障。通過修改電路設(shè)計的方法來提高電路的可診斷性可以確保邏輯診斷的精度，并在診斷速度上較前兩類有較大的提高。但是，現(xiàn)有的第三類方案，僅僅診斷掃描鏈上存在的故障。一旦掃描鏈上發(fā)生失效，后續(xù)的組合邏輯診斷過程也就無法進(jìn)行，組合邏輯中的失效信息就不能夠通過邏輯診斷獲得。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題在于提供一種可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其診斷方法，其不僅可以準(zhǔn)確診斷并容忍掃描鏈上發(fā)生的故障，還可以在掃描鏈上發(fā)生故障時，完成后續(xù)的邏輯診斷過程。為實現(xiàn)本發(fā)明目的而提供的一種可診斷掃描鏈故障的電路裝置，由多個診斷掃描單元組成，其中每個所述診斷掃描單元包括掃描觸發(fā)器，可測試性多路選擇器和鎖存控制器；所述鎖存控制器的數(shù)據(jù)輸入端直接與所述掃描觸發(fā)器的SI輸入端相連，在掃描使能控制信號SE和RS的共同作用下，所述鎖存控制器鎖存SI信號值或者鎖存SI的相反信號值；所述可測試性多路選擇器包括兩個輸入端Ql和Q2，其在控制信號的控制下讓所述診斷掃描單元的輸出端Q連接到其他診斷掃描單元的所述鎖存控制器或者本診斷掃描單元的所述掃描觸發(fā)器。所述可測試性多路選擇器和所述鎖存控制器構(gòu)成了診斷掃描單元的可診斷性電路。所述掃描觸發(fā)器為多路選擇觸發(fā)器，其包括DI輸入端和SI輸入端，其中，SI輸入端輸入為來自直接上游診斷掃描單元的掃描移位信號SI，DI端為數(shù)據(jù)輸入端。所述鎖存控制器包括晶體管T1、T2和反相器G1、G2;其中，反相器G1、G2組成鎖存控制器中的鎖存器；在所述晶體管Tl和T2的控制下，所述鎖存器鎖存的邏輯值可以被刷新為SI的邏輯值或者與SI相反的邏輯值；所述晶體管Tl和T2的門極與SE和RS連接；當(dāng)SE和RS均為O時，所述鎖存器被寫入邏輯值^;當(dāng)SE和RS均為1時，所述鎖存器被寫入邏輯值SI;當(dāng)SE為1，RS為0時，所述鎖存器保持原有邏輯狀態(tài)。所述掃描鏈包括兩個控制輸入端RS和DE，通過控制輸入端RS和DE兩個信號裝置，完成對直接上游診斷掃描單元邏輯狀態(tài)的存儲和取反并傳播至直接下游診斷掃描單元。所述可測試性多路選擇器包括晶體管T3和T4;當(dāng)DE為1時診斷掃描單元的輸出端Q與T3連接；當(dāng)DE為0時診斷掃描單元的輸出端Q與T4連接；當(dāng)Q與Ql端連接時，可診斷掃描單元的輸出為鎖存控制器的邏輯狀態(tài)。所述掃描鏈還包括至少一分布共享與門。所述分布共享與門是根據(jù)共享半徑r，在圓心處設(shè)置的共享與門，所述分布共享與門輸出可以扇出到以r為半徑的圓所能覆蓋到的掃描觸發(fā)器。為實現(xiàn)本發(fā)明目的還提供一種掃描鏈故障診斷方法，包括下列步驟步驟A，向掃描鏈中移入由0011組成的flush向量并直接移出觀察，可診斷性掃描鏈電路裝置發(fā)現(xiàn)掃描鏈中的固定型故障；步驟B，對于固定為0故障向掃描鏈移入全1向量；對于固定為1故障向掃描鏈移入全0向量，并采用"+"操作，由可診斷性掃描鏈電路裝置診斷后移出觀察，如果發(fā)現(xiàn)全1或者全0向量，說明故障發(fā)生在掃描鏈上，此時無法斷定發(fā)生故障的掃描鏈路處于哪兩個掃描單元之間，則進(jìn)行步驟C;否則單獨(dú)的0或者1所對應(yīng)的掃描單元即為故障掃描單元的直接下游，那么故障位置定位成功，掃描鏈診斷過程結(jié)束；步驟C，對于固定為0故障向掃描鏈移入全0向量，對于固定為1向掃描鏈移入全1向量并采用"-"操作，由可診斷性掃描鏈電路裝置診斷后移出觀察，診斷發(fā)生在掃描通路上的固定型故障。為實現(xiàn)本發(fā)明目的更提供一種掃描鏈組合邏輯電路診斷方法，包括下列步驟歩驟A'，根據(jù)故障位置對故障掃描鏈進(jìn)行分段；步驟B'，根據(jù)分段結(jié)果計算各段向量加載時刻；歩驟C'，根據(jù)加載時刻對診斷向量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；步驟D'，通過"+"、"-"操作將向量加載到故障掃描鏈中；步驟E，捕獲故障響應(yīng)并通過"+"操作和移位操作將向量移出觀察，得到診斷結(jié)果；歩驟F，判斷是否還有診斷向量需要加載，如果沒有則診斷過程結(jié)束；如有則返回步驟c。所述分段為把掃描鏈截為三段無故障虛擬掃描鏈，虛擬故障掃描鏈的故障上游和虛擬故障掃描鏈的故障下游。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其診斷方法，充分利用片上豐富的晶體管資源，能夠提供精確診斷能力，并能夠容忍掃描鏈故障以進(jìn)行組合邏輯故障診斷，提高電路的可診斷性，并縮短邏輯診斷周期，降低邏輯診斷成本。圖1為本發(fā)明可診斷掃描鏈故障的電路裝置示意圖；圖2為本發(fā)明可診斷掃描鏈故障的電路裝置電路圖；圖3為本發(fā)明診斷過程中的"+"和"-"操作時序圖；圖4為本發(fā)明掃描鏈故障診斷過程流程圖；圖5為診斷故障發(fā)生在掃描鏈路的掃描單元上的實例示意圖；圖6為診斷故障發(fā)生在掃描鏈路的掃描通路上的實例示意圖；圖7為本發(fā)明掃描鏈組合邏輯診斷過程流程圖；圖8為掃描單元存在故障情況下掃描鏈路組合邏輯電路診斷實例示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明的一種可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其診斷方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其診斷方法，其充分利用片上豐富的晶體管資源，提高電路的可診斷性，以縮短邏輯診斷周期，降低邏輯診斷成本。在詳細(xì)說明本發(fā)明的可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其診斷方法前，首先說明作為一種可實施方式，本發(fā)明的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，提供一種基于可診斷性設(shè)計的D觸發(fā)器裝置構(gòu)成的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，即可診斷性掃描鏈電路裝置，其把多個D觸發(fā)器裝置順序鏈接構(gòu)成滿足可診斷設(shè)計要求的診斷掃描鏈故障的電路裝置，在該電路裝置中，每個D觸發(fā)器裝置稱為診斷掃描單元。本發(fā)明同時給出了基于此電路裝置的掃描鏈故障診斷方法，其能夠有效地容忍了掃描鏈中存在的故障。本發(fā)明定義掃描鏈的長度是該掃描鏈中掃描單元的個數(shù)；從掃描輸入到掃描輸出，對每一個掃描鏈的掃描單元從大到小編號，稱為掃描單元的索引；對于一個給定的掃描單元，它的上游由所有索引值大于該掃描單元的掃描單元組成，類似的，它的下游由所有索引值小于該掃描單元的掃描單元組成。如果直接上游診斷掃描單元的輸出邏輯值被傳播到直接下游診斷掃描單元，本發(fā)明稱之為"+"操作，如果直接上游診斷掃描單元的輸出邏輯值的相反值被傳播到直接下游診斷掃描單元，本發(fā)明稱之為"_"操作。為本發(fā)明提供的可診斷掃描鏈故障的電路裝置示意圖。該電路裝置由多個診斷掃描單元100組成，每個診斷掃描單元100三個部分構(gòu)成，包括掃描觸發(fā)器13，可測試性多路選擇器12(DFD-MUX)和鎖存控制器11。其中，可測試性多路選擇器12和鎖存控制器11構(gòu)成了診斷掃描單元100的可診斷性電路(即DFD電路)作為一種可實施方式，本發(fā)明中，掃描觸發(fā)器13采用可測性設(shè)計中廣泛采用的多路選擇觸發(fā)器(MUX-DFF)，其包括DI輸入端和SI輸入端，其中，SI輸入端輸入為來自直接上游掃描單元的掃描移位信號SI，DI端為數(shù)據(jù)輸入端。在本發(fā)明的可診斷掃描鏈故障的電路裝置中，鎖存控制器ll的數(shù)據(jù)輸入端直接與掃描觸發(fā)器13的SI輸入端相連，在掃描使能控制信號SE和RS的共同作用下，鎖存控制器11可以鎖存SI信號值或者鎖存SI的相反信號值。可測試性多路選擇器12(DFD-MUX)包括兩個輸入端Ql和Q2，其在控制信號DE(輸入端DE的輸入信號)的控制下可以讓診斷掃描單元100的輸出端Q連接到其他診斷掃描單元100的鎖存控制器11(當(dāng)控制信號DE=1時)或者本診斷掃描單元的掃描觸發(fā)器13(當(dāng)控制信號DE=0時)。當(dāng)掃描使能控制信號SE=0時掃描觸發(fā)器13在時鐘的控制下鎖存來自組合邏輯的信號DI;當(dāng)掃描使能信號SE=1時掃描觸發(fā)器13鎖存來自直接上游診斷掃描單元100的掃描移位信號SI。因此，當(dāng)系統(tǒng)時鐘的有效觸發(fā)沿到達(dá)時，通過"+"和"-"操作，診斷掃描單元100中的鎖存控制器11鎖存的可能是其直接上游診斷掃描單元的掃描觸發(fā)器13的輸出邏輯值，也可能是鎖存其直接上游診斷掃描單元的鎖存控制器ll的輸出值，實現(xiàn)掃描鏈的故障診斷。如圖1所示，作為一種可實施方式，本發(fā)明實施例的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，包括第一診斷掃描單元，第二診斷掃描單元，第三診斷掃描單元，第四診斷掃描單元。當(dāng)控制信號DE4時，系統(tǒng)有效觸發(fā)沿到來后，第二診斷掃描單元中的鎖存控制器將把自己的邏輯狀態(tài)傳播給第一診斷掃描單元的掃描觸發(fā)器13，又因為第二診斷掃描單元的鎖存控制器中鎖存的邏輯狀態(tài)直接受第三掃描單元中的掃描觸發(fā)器13的控制，所以在這種情況下，第二診斷掃描單元被旁路了，其數(shù)據(jù)通路如圖1中的箭頭所示。如圖2所示，為本發(fā)明的診斷掃描單元100電路示意圖。圖中虛線框內(nèi)的部分為可診斷性電路(DFD電路)，在該電路中，晶體管Tl、T2和反相器Gl、G2構(gòu)成了圖1中所示的鎖存控制器11。其中，反相器Gl、G2組成鎖存控制器11中的鎖存器。在晶體管Tl和T2的控制下，該鎖存器鎖存的邏輯值可以被刷新為SI的邏輯值或者與SI相反的邏輯值。晶體管Tl和T2的門極與SE和RS連接。也就是說，當(dāng)SE和RS均為0時，鎖存器被寫入邏輯值^;當(dāng)SE和RS均為1時，鎖存器被寫入邏輯值SI;當(dāng)SE為1，RS為0時，鎖存器保持原有邏輯狀態(tài)。晶體管T3和T4構(gòu)成圖1所不診斷掃描單元100的可測試性多路選擇器12(DFD-MUX)，當(dāng)DE為1時診斷掃描單元的輸出端Q與T3連接，當(dāng)DE為0時診斷掃描單元的輸出端Q與T4連接。當(dāng)Q與Q1端連接時，可診斷掃描單元的輸出為鎖存控制器11的邏輯狀態(tài)。所示可診斷性電路(DFD電路)的真值表如表l所示。表1DFD電5洛真值表DESERSQiQ000§1Qi010保持Qi100Q2111SIQ2較佳地，如圖l所示，被診斷的掃描鏈比現(xiàn)有傳統(tǒng)的掃描鏈多了兩個控制輸入端RS和DE，以及至少一個分布共享與門200。通過控制輸入端RS和DE這兩個信號裝置，完成對直接上游診斷掃描單元邏輯狀態(tài)的存儲和取反并傳播至直接下游診斷掃描單元，但對于整個掃描鏈來說，只是增加了一個全局信號DE，因為另一個控制輸入信號RS來自于一個分布共享與門200的輸出。較佳地，所述分布共享與門200是根據(jù)共享半徑r，在圓心處設(shè)置的共享與門，該分布共享與門200輸出可以扇出到以r為半徑的圓所能覆蓋到的掃描觸發(fā)器13。使得這個以r為半徑的圓能覆蓋到的掃描觸發(fā)器13均共享該共享與門。掃描鏈中的多個掃描單元就可以共享一個RS信號，均衡了掃描鏈的布線開銷和面積開銷。作為一種可實施方式，可以通過圖的最小覆蓋算法(如二分圖最小覆蓋(byHybridTheory算法))，找出在半徑為r的約束下，共享與門數(shù)目的下限，也可以根據(jù)約束最少與門的數(shù)目，得出相應(yīng)的共享半徑r值。下面說明本發(fā)明實施例中通過"+"和"-"操作，實現(xiàn)掃描鏈的故障診斷。如圖3所示，兩個邏輯狀態(tài)Sl和S2在"+""-"操作的作用下在掃描鏈里傳播的過程。其中圖3中示例了"+""-"操作的時序步驟和數(shù)據(jù)通路。在圖3屮階段501和502構(gòu)成了"+"操作。在系統(tǒng)時鐘處于低電平時，把DE和SE置為1，此時各個診斷掃描單元100的可診斷電路(DFD電路)打開，SI寫入鎖存控制器11，傳播路徑如圖3中診斷掃描單元506和507間的實線箭頭，標(biāo)明了階段501的數(shù)據(jù)通路。隨后，將DE設(shè)置為0，SE設(shè)置為1，診斷掃描單元的鎖存控制器11進(jìn)入保持狀態(tài)，在階段502中，系統(tǒng)時鐘的上升沿到達(dá)，此時，診斷掃描單元的鎖存控制器11中的值被傳播給下游診斷掃描單元中的掃描觸發(fā)器13。在圖3中，診斷掃描單元507和508間的實線箭頭標(biāo)明了階段502的數(shù)據(jù)通路。至此狀態(tài)Sl從診斷掃描單元506在不經(jīng)過診斷掃描單元507中的掃描觸發(fā)器13的情況下傳播至診斷掃描單元508的掃描觸發(fā)器13。此時，診斷掃描單元507的鎖存控制器11也存儲了邏輯狀態(tài)Sl。圖3階段503至505構(gòu)成了"-"操作的時序圖。在系統(tǒng)時鐘為低的情況下，置DE^，SE=0，此時各診斷掃描單元的DFD電路被寫入為其直接上游診斷掃描單元輸出邏輯值的相反值。在圖3中，診斷掃描單元508和509間的實線箭頭標(biāo)明了階段503和504的數(shù)據(jù)通路，可以看到，診斷掃描單元508中掃描觸發(fā)器13的狀態(tài)Sl傳播到診斷掃描單元509的鎖存控制器11時被取反為5，最后，在階段505分別將DE和SE設(shè)置成0和1，診斷掃描單元的DFD電路保持其狀態(tài)，并在系統(tǒng)時鐘有效沿到來是將它傳播出去，此時，邏輯狀態(tài)^從診斷掃描單元509的鎖存控制器11傳播至診斷掃描單元510的掃描觸發(fā)器13中?；谏鲜鲠槍υ\斷掃描鏈的電路裝置，圖4示出了本發(fā)明提供的掃描鏈故障診斷方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟3.1向掃描鏈中移入由0011組成的flush向量并直接移出觀察，可診斷性掃描鏈電路裝置發(fā)現(xiàn)掃描鏈中的固定型故障；在步驟3.1中，目的是為了發(fā)現(xiàn)掃描鏈中的固定型故障。當(dāng)掃描鏈中發(fā)生固定為0(SAO)故障時可診斷性掃描鏈電路裝置移出的向量為全0;當(dāng)掃描鏈中發(fā)生固定為1(SA1)故障時可診斷性掃描鏈電路裝置移出的向量為全1。因此，通過此步驟，可診斷性掃描鏈電路裝置可以發(fā)現(xiàn)掃描鏈中是否發(fā)生固定型故障和固定步驟3.2，對于固定為O(SAO)故障向掃描鏈移入全l向量；對于固定為1(SA1)故障向掃描鏈移入全O向量，并采用"+"操作，由可診斷性掃描鏈電路裝置診斷后移出觀察，如果發(fā)現(xiàn)全1或者全o向量，說明故障發(fā)生在掃描鏈上，此時無法斷定發(fā)生故障的掃描鏈路處于哪兩個掃描單元之間，則進(jìn)行步驟3.3;否則單獨(dú)的0或者1所對應(yīng)的掃描單元即為故障掃描單元的直接下游，那么故障位置定位成功，掃描鏈診斷過程結(jié)束；在歩驟S3.2中，目的是為了發(fā)現(xiàn)掃描單元上的固定型故障的位置，通過此步驟，在移出向量中如果發(fā)現(xiàn)在全1或者全0向量中的一位被置O或者置1，例如111011或者000100，單獨(dú)的0或者1所對應(yīng)的掃描單元即為故障掃描單元的直接下游，那么故障位置定位成功，掃描鏈診斷過程結(jié)束。但是，對于發(fā)生在掃描鏈路上的故障，移出的向量為全0或者全1，此時無法斷定發(fā)生故障的掃描鏈路處于哪兩個掃描單元之間，因此采用歩驟3.3進(jìn)行診斷。步驟3.3，對于固定為0(SA0)故障向掃描鏈移入全O向量，對于固定為1(SA1)向掃描鏈移入全l向量并采用"-"操作，由可診斷性掃描鏈電路裝置診斷后移出觀察，診斷發(fā)生在掃描通路上的固定型故障。在步驟S3.3中，目的是為了診斷發(fā)生在掃描通路上的固定型故障。通過此步驟，在移出向量中可以發(fā)現(xiàn)一個由連續(xù)1和連續(xù)0組成的向量，例如111000或者000111。連續(xù)0和連續(xù)1的交界處所對應(yīng)的掃描單元即是故障掃描單元的直接下游掃描單元，掃描鏈診斷過程結(jié)束。下面通過一可實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的掃描鏈故障診斷過程。設(shè)一條掃描鏈由6個掃描單元構(gòu)成，其中掃描單元3存在一個SA1故障，移入一個flush向量并移出后發(fā)現(xiàn)移出向量為全1，說明掃描鏈中發(fā)生了SA1故障，此時存在兩種可能故障發(fā)生在掃描單元上和故障發(fā)生在掃描通路上。在本例中用圖5和圖6分別進(jìn)行說明。如果故障發(fā)生在掃描單元上，全0向量加載后的掃描鏈狀態(tài)如圖5和圖6所示，在向量加載完成后，采用"+"操作,當(dāng)故障發(fā)生在掃描單元上時移出為111011，其中0出現(xiàn)的位置為故障掃描單元的直接下游。當(dāng)故障發(fā)生在掃描通路上時，如果采用"+"操作，如圖7所示，掃描單元704的邏輯值因為被掃描通路上的故障污染，無法將O傳播給掃描單元702，此時觀察移出向量為全l。通過這種現(xiàn)象可以判定故障發(fā)生在掃描通路上，隨后移入全1向量，因為1不會敏化SA1故障，所以向量可以正確加載，如圖6所示。向量加載完成后，采用"-"操作，此時除故障通路的直接下游掃描單元外，所有的掃描單元均被翻轉(zhuǎn)成其直接上游掃描單元邏輯值的相反值，如圖7所示。在移出后的向量為111000，則0和1的邊界就是故障的直接下游。根據(jù)掃描鏈故障定位結(jié)果，圖7示出了在掃描單元存在故障的情況下，利用本發(fā)明的電路裝置進(jìn)行掃描鏈組合邏輯電路診斷方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟4.1，根據(jù)故障位置對故障掃描鏈進(jìn)行分段，把掃描鏈截為三段無故障虛擬掃描鏈，虛擬故障掃描鏈的故障上游和虛擬故障掃描鏈的故障下游。因為故障只能存在于奇數(shù)或者偶數(shù)掃描單元上，所以，如果故障發(fā)生在奇數(shù)/偶數(shù)掃描單元上，則把故障掃描鏈上的所有奇數(shù)/偶數(shù)掃描單元稱為虛擬故障掃描鏈，把故障掃描鏈上的所有偶數(shù)/奇數(shù)掃描單元稱為虛擬無故障掃描鏈。對于虛擬故障掃描鏈，根據(jù)故障的位置，再把掃描鏈分為故障上游掃描鏈和故障下游掃描鏈兩段，對于無故障虛擬掃描鏈和虛擬故障掃描鏈的上游，向量通過SI端移入向量，對于虛擬故障掃描鏈的故障下游，通過故障掃描單元的直接下游掃描單元的可診斷電路(DFD電路)移入。在步驟4.1中，向量分段的目的是區(qū)分向量移入的途徑。因為故障掃描單元在向量移入過程中會把所有故障下游掃描單元污染，所以，要避免向量通過故障掃描單元向其下游傳播。步驟4.2，根據(jù)分段結(jié)果結(jié)合表2計算各段向量加載時刻；在步驟4.2中，為了在各段虛擬掃描鏈長度不等的情況下可以同時完成向量移入，不同的段在不同的時刻加載掃描向量，根據(jù)步驟4.1的描述，無故障虛擬掃描鏈具有最長的掃描通路，因此最先開始移入向量，如果規(guī)定無故障虛擬掃描鏈開始移入向量的時刻為0時刻，那么故障虛擬掃描鏈的故障上游和故障下游向量移入時刻如表2所示。在表2中，F(xiàn)代理故障掃描單元的索引號，L代理掃描鏈的長度。表2各段掃描鏈向量加載時刻表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>步驟4.3，根據(jù)加載時刻對診斷向量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；在步驟4.3中，虛擬故障掃描鏈的故障下游的向量是通過故障掃描單元的直接下游掃描單元的可診斷電路(DFD電路)在"+"、"-"操作的基礎(chǔ)上移入的。式(1)給出了將從故障掃描單元的DFD電路移入的向量轉(zhuǎn)換為"+"、"-"操作的方法。在式(;)中，n為發(fā)生故障的掃描單元索引號。i，j為其下游虛擬故障掃描鏈的掃描單元索引號。di為掃描單元j所對應(yīng)的初始向量的邏輯值，d/和d/分別是掃描單元i和j所對應(yīng)的轉(zhuǎn)換后的向量，其中0代表"+"操作，1代表"-"操作。SA為故障類型。因為"+"、"-"操作具有全局性，因此，對于從SI端移入的向量而言，應(yīng)當(dāng)預(yù)先計算，以保證最終向量移入的正確性。式(2)給出了虛擬無故障掃描鏈和虛擬故障掃描鏈的故障上游向量的轉(zhuǎn)換公式。A二td,卩，其中Vy'〈Od,0,0^<"(2)在式(2)中，n為待轉(zhuǎn)換虛擬掃描鏈的長度，i，j為掃描單元的索引號。Pi為掃描單元i所對應(yīng)的初始向量的邏輯值，Pi'為轉(zhuǎn)換后的邏輯值，st。代表該向量開始移入的時刻，Sti代表當(dāng)前向量移入的時刻。dj為Sto至St,所采用的操作，O代表"+"操作，1代表"-"操作。歩驟4.4，通過"+"、"-"操作將向量加載到故障掃描鏈中；在歩驟4.4中，根據(jù)步驟4.3的轉(zhuǎn)換結(jié)果，向量被施加到故障掃描鏈中，并通過步驟4.5捕獲到響應(yīng)。步驟4.5，捕獲故障響應(yīng)并通過"+"操作和移位操作將向量移出觀察，得到診斷結(jié)果；在歩驟4.5中，先通過移位將故障下游的響應(yīng)移出，然后重復(fù)步驟4.4，利用"+"操作將無故障虛擬掃描鏈的響應(yīng)移出，再重復(fù)步驟4.4，并進(jìn)行一次移位操作，此次操作把虛擬故障掃描鏈的值映射到無故障虛擬掃描鏈，隨后利用"+"操作移出。步驟4.6，判斷是否還有診斷向量需要加載，如果沒有則診斷過程結(jié)束，如有則返回步驟4.3。如圖8所示，下面通過一個由9個掃描單元組成的故障掃描鏈上，進(jìn)行邏輯診斷的過程，說明本發(fā)明的診斷過程。在一個由9個掃描單元組成的故障掃描鏈上，其中在掃描單元804上存在一個SA1故障。那么無故障虛擬掃描鏈由掃描單元807，805，803，801組成。故障虛擬掃描鏈的故障上游由掃描單元808和掃描單元806組成。故障虛擬掃描鏈的故障下游由掃描單元800和掃描單元802組成。掃描單元807，805，803，801和掃描單元808，806的向量通過掃描輸入端移入向量。掃描單元802和掃描單元800的向量通過掃描單元803的DFD電路移入。設(shè)待移入掃描鏈的向量為100110011。掃描鏈長度為奇數(shù)，故障掃描單元的索引值為偶數(shù)。根據(jù)表2，故障虛擬掃描鏈故障上游的移入時刻比無故障虛擬掃描鏈的移入時刻晚4/2=2周期，故障虛擬掃描鏈的故障下游的移入時刻比無故障虛擬掃描鏈的移入時刻晚9/2-4/2=2。整個無故障虛擬掃描鏈的長度為4，因此整個移入過程需要4個周期。在第O周期時，掃描鏈中所有的掃描單元處于未知狀態(tài)(x)。此時在掃描輸入端加載邏輯值l，如表3第一行所示，采取"+"操作后1被傳播到掃描單元807，此時將邏輯值0加載到邏輯掃描輸入端，如表3的第2行所示。在第2周期，依然采取"+"操作并將邏輯值l施加在掃描輸入上。在第三周期，如表3中的第三行所示，在此周期故障虛擬掃描鏈的兩段也同事開始移入向量。根據(jù)式(1)和式(2)的計算，在此周期應(yīng)當(dāng)采用"-"操作，且掃描輸入端的輸入向量為1，可以看到，在采用"-"操作后，0被傳播到掃描單元2，其他無故障虛擬掃描鏈中的掃描單元被刷新為其直接上游掃描單元的邏輯狀態(tài)的相反值。類似的，在最后一周期，采用"-"操作后，100110011被移入到故障掃描鏈。那么，對于無故障虛擬掃描鏈，移入的值為1011，對于虛擬故障掃描鏈的故障上游，移入的值為ll，為了將向量移入虛擬故障掃描鏈的故障下游，采用的操作為"+"、"+"、"-"、"-"。下面介紹向量的移出過程。在捕獲到響應(yīng)后，首先將無故障虛擬掃描鏈的向量移出，就本例而言，將掃描單元807，805，803，801沿圖7中虛線所示路徑用"+"操作移出。隨后重復(fù)移入和捕獲響應(yīng)過程，隨后移位一次。那么掃描單元808的邏輯值被移到掃描單元807，掃描單元806的邏輯值被移到掃描單元805，以此類推。然后通過"+"操作把無故障虛擬掃描鏈的向量移出。至此，掃描鏈中的所有響應(yīng)均被移出。表3在向量加載過程中掃描鏈中各掃描單元的狀態(tài)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>從技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、利用本發(fā)明提供的可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其故障診斷方法，可以準(zhǔn)確地定位掃描鏈中的故障掃描單元，并簡化了掃描鏈故障診斷的復(fù)雜性。2、利用本發(fā)明提供的可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其故障診斷方法，可以在掃描鏈存在故障的情況下繼續(xù)對組合邏輯電路進(jìn)行診斷，最大程度地挖掘失效信息。3、本發(fā)明提供的可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其故障診斷方法，與軟件故障診斷手段完全兼容，具有很好的兼容性。4、與其他硬件方法相比，本發(fā)明提供的可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其故障診斷方法，面積開銷、布線幵銷小。通過以上結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的描述，本發(fā)明的其它方面及特征對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述和說明，這些實施例應(yīng)被認(rèn)為其只是示例性的，并不用于對本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明應(yīng)根據(jù)所附的權(quán)利要求進(jìn)行解釋。權(quán)利要求1、一種可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，由多個診斷掃描單元組成，其中每個所述診斷掃描單元包括掃描觸發(fā)器，可測試性多路選擇器和鎖存控制器；所述鎖存控制器的數(shù)據(jù)輸入端直接與所述掃描觸發(fā)器的SI輸入端相連，在掃描使能控制信號SE和RS的共同作用下，所述鎖存控制器鎖存SI信號值或者鎖存SI的相反信號值；所述可測試性多路選擇器包括兩個輸入端Q1和Q2，其在控制信號的控制下讓所述診斷掃描單元的輸出端Q連接到其他診斷掃描單元的所述鎖存控制器或者本診斷掃描單元的所述掃描觸發(fā)器。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，所述可測試性多路選擇器和所述鎖存控制器構(gòu)成了診斷掃描單元的可診斷性電路。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，所述掃描觸發(fā)器為多路選擇觸發(fā)器，其包括DI輸入端和SI輸入端，其中，SI輸入端輸入為來自直接上游診斷掃描單元的掃描移位信號SI，DI端為數(shù)據(jù)輸入端。4、根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，所述鎖存控制器包括晶體管T1、T2和反相器G1、G2;其中，反相器G1、G2組成鎖存控制器中的鎖存器；在所述晶體管Tl和T2的控制下，所述鎖存器鎖存的邏輯值可以被刷新為SI的邏輯值或者與SI相反的邏輯值；所述晶體管Tl和T2的門極與SE和RS連接；當(dāng)SE和RS均為O時，所述鎖存器被寫入邏輯值^;當(dāng)SE和RS均為1時，所述鎖存器被寫入邏輯值SI;當(dāng)SE為1，RS為0時，所述鎖存器保持原有邏輯狀態(tài)。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，所述掃描鏈包括兩個控制輸入端RS和DE，通過控制輸入端RS和DE兩個信號裝置，完成對直接上游診斷掃描單元邏輯狀態(tài)的存儲和取反并傳播至直接下游診斷掃描單元。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，所述可測試性多路選擇器包括晶體管T3和T4;當(dāng)DE為1時診斷掃描單元的輸出端Q與T3連接；當(dāng)DE為0時診斷掃描單元的輸出端Q與T4連接；當(dāng)Q與Ql端連接時，可診斷掃描單元的輸出為鎖存控制器的邏輯狀態(tài)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，所述掃描鏈還包括至少一分布共享與門。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的可診斷掃描鏈故障的電路裝置，其特征在于，所述分布共享與門是根據(jù)共享半徑r，在圓心處設(shè)置的共享與門，所述分布共享與門輸出可以扇出到以r為半徑的圓所能覆蓋到的掃描觸發(fā)器。9、一種掃描鏈故障診斷方法，其特征在于，包括下列步驟步驟A，向掃描鏈中移入由0011組成的flush向量并直接移出觀察，可診斷性掃描鏈電路裝置發(fā)現(xiàn)掃描鏈中的固定型故障；步驟B,對于固定為0故障向掃描鏈移入全1向量；對于固定為l故障向掃描鏈移入全0向量，并采用"+"操作，由可診斷性掃描鏈電路裝置診斷后移出觀察，如果發(fā)現(xiàn)全1或者全0向量，說明故障發(fā)生在掃描鏈上，此時無法斷定發(fā)生故障的掃描鏈路處于哪兩個掃描單元之間，則進(jìn)行步驟C;否則單獨(dú)的0或者1所對應(yīng)的掃描單元即為故障掃描單元的直接下游，那么故障位置定位成功，掃描鏈診斷過程結(jié)束；步驟C，對于固定為O故障向掃描鏈移入全O向量；對于固定為l向掃描鏈移入全1向量并采用"-"操作，由可診斷性掃描鏈電路裝置診斷后移出觀察，診斷發(fā)生在掃描通路上的固定型故障。10、一種掃描鏈組合邏輯電路診斷方法，其特征在于，包括下列步驟步驟A'，根據(jù)故障位置對故障掃描鏈進(jìn)行分段；步驟B'，根據(jù)分段結(jié)果計算各段向量加載時刻；歩驟C'，根據(jù)加載時刻對診斷向量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；步驟D'，通過"+"、"-"操作將向量加載到故障掃描鏈中；歩驟E，捕獲故障響應(yīng)并通過"+"操作和移位操作將向量移出觀察，得到診斷結(jié)果；步驟F，判斷是否還有診斷向量需要加載，如果沒有則診斷過程結(jié)束；如有則返回步驟C。11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描鏈組合邏輯電路診斷方法，其特征在于，所述分段為把掃描鏈截為三段無故障虛擬掃描鏈，虛擬故障掃描鏈的故障上游和虛擬故障掃描鏈的故障下游。全文摘要本發(fā)明公開了一種可診斷掃描鏈故障的電路裝置及其診斷方法，該電路裝置由多個診斷掃描單元組成，每個診斷掃描單元包括掃描觸發(fā)器，可測試性多路選擇器和鎖存控制器；鎖存控制器的數(shù)據(jù)輸入端直接與掃描觸發(fā)器的SI輸入端相連，鎖存控制器鎖存SI信號值或者鎖存SI的相反信號值；可測試性多路選擇器包括兩個輸入端Q1和Q2，其在控制信號的控制下讓診斷掃描單元的輸出端Q連接到其他診斷掃描單元的鎖存控制器或者本診斷掃描單元的掃描觸發(fā)器。其不僅可以準(zhǔn)確診斷并容忍掃描鏈上發(fā)生的故障，還可以在掃描鏈上發(fā)生故障時，完成后續(xù)的邏輯診斷過程。文檔編號G01R31/28GK101251580SQ20081010425公開日2008年8月27日申請日期2008年4月17日優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日發(fā)明者李曉維,飛王,瑜胡申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所