專利名稱：通用串行總線物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用串行總線物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的方法及采用該測(cè)試方法的裝置。
背景技術(shù)：
在通用串行總線(USB)2.0的設(shè)計(jì)中對(duì)USB物理層收發(fā)器(phy)的測(cè)試是通過物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試(phy build in self test，簡(jiǎn)稱phybist)來完成。物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的測(cè)試向量(pattern)由測(cè)試臺(tái)提供。測(cè)試臺(tái)通過檢測(cè)返回的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試故障(phybist-fail)信號(hào)來檢測(cè)物理層收發(fā)器的好壞。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試模式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，以TSMC USB2.0物理層收發(fā)器為例，測(cè)試臺(tái)向物理層收發(fā)器提供24MHz PLL參考時(shí)鐘phy_r_clk，并將物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試啟動(dòng)信號(hào)phybist_on置成高使得芯片處于物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試模式。當(dāng)測(cè)試臺(tái)通過物理層收發(fā)器復(fù)位信號(hào)phy_reset復(fù)位完物理層收發(fā)器以后，通過測(cè)試管腳向物理層收發(fā)器輸入測(cè)試向量，并且在這個(gè)過程中檢測(cè)phybist-fail信號(hào)。在現(xiàn)有技術(shù)的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試方法中，由于測(cè)試臺(tái)向物理層收發(fā)器輸入的是24MHz時(shí)鐘，所以向物理層收發(fā)器輸入的數(shù)據(jù)也是基于該24MHz時(shí)鐘產(chǎn)生的。而物理層收發(fā)器是用它自身產(chǎn)生的30MHz時(shí)鐘clkusb(未圖示)的下降沿來采集輸入數(shù)據(jù)，所以物理層收發(fā)器的輸入實(shí)際上是異步的。所以，現(xiàn)有方法用8個(gè)24MHz時(shí)鐘周期為單位來輸入數(shù)據(jù)，8個(gè)24MHz時(shí)鐘周期輸入數(shù)據(jù)變一次相當(dāng)于10個(gè)30MHz時(shí)鐘周期數(shù)據(jù)變一次。
現(xiàn)有方法存在以下缺點(diǎn)1)不能完全解決異步問題。由于物理層收發(fā)器的30MHz時(shí)鐘是從PLL分頻而來，所以與輸入的24MHz時(shí)鐘有著不固定的偏移，不同批次的芯片可能有很大的不同，所以不同的批次的芯片測(cè)試向量都需要調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；2)為了使測(cè)試向量在測(cè)試臺(tái)上易于調(diào)試，往往不能使用很復(fù)雜的測(cè)試向量，物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的測(cè)試覆蓋率降低；3)另外，現(xiàn)有方法中測(cè)試向量是由測(cè)試臺(tái)提供，占用較多的測(cè)試管腳使得物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試必須單獨(dú)進(jìn)行而不能和其他測(cè)試合成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試方案，消除物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試中存在的異步時(shí)序問題，降低調(diào)試難度；并且可以增加物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試測(cè)試向量的復(fù)雜程度，提高覆蓋率；最后能夠減少物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試所占用的測(cè)試管腳，使得物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試能夠和其他測(cè)試組合起來，減少測(cè)試時(shí)間。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種通用串行總線物理層收發(fā)器進(jìn)行嵌入式自我測(cè)試的方法，所述方法包括所述物理層收發(fā)器輸出內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘給測(cè)試向量產(chǎn)生單元；所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元基于該采集時(shí)鐘，產(chǎn)生測(cè)試向量；所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元將測(cè)試向量輸入物理層收發(fā)器。
優(yōu)選地，所述輸入步驟在物理層收發(fā)器發(fā)出傳輸開始信號(hào)之后進(jìn)行。
根據(jù)第二方面，提供一種通用串行總線物理層收發(fā)器進(jìn)行嵌入式自我測(cè)試的測(cè)試裝置，包括物理層收發(fā)器和測(cè)試向量產(chǎn)生單元，物理層收發(fā)器向測(cè)試向量產(chǎn)生單元輸出其內(nèi)部數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，測(cè)試向量產(chǎn)生單元基于該內(nèi)部數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，產(chǎn)生測(cè)試向量，并且將其輸入物理層收發(fā)器。
在第一和第二方面中，優(yōu)選地，所述測(cè)試向量包括一組M個(gè)連續(xù)的1與N組連續(xù)的6個(gè)1加一個(gè)0的測(cè)試向量，這里M是大于7的整數(shù)，N是大于1的整數(shù)。
優(yōu)選地，每一個(gè)所述測(cè)試向量分為連續(xù)的P部分，同一部分的數(shù)據(jù)依次從0累加到溢出，并且循環(huán)Q次，P為大于0的整數(shù)，Q是大于1的整數(shù)。


下面以舉例的方式將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其中圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的時(shí)序圖；圖4是圖2所示的物理層收發(fā)器進(jìn)行內(nèi)部校驗(yàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2是根據(jù)本發(fā)明的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，待測(cè)試的芯片包括物理層收發(fā)器和測(cè)試向量生成單元。測(cè)試模塊主要功能由測(cè)試向量生成單元完成。測(cè)試向量生成單元的時(shí)鐘使用物理層收發(fā)器輸出的30MHz時(shí)鐘clkusb，另外物理層收發(fā)器輸出的傳輸開始信號(hào)txready被引入所述測(cè)試向量生成單元用于控制測(cè)試向量的傳輸。測(cè)試向量生成單元輸出一組，每組物理層收發(fā)器數(shù)據(jù)輸入信號(hào)utmidatain可以是16比特，另外所述測(cè)試向量生成單元還輸出物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試結(jié)束信號(hào)phybist_finish。
由測(cè)試臺(tái)提供測(cè)試使能信號(hào)phybist_on、物理層收發(fā)器復(fù)位信號(hào)phy_reset和為物理層收發(fā)器提供的輸入時(shí)鐘phy_r_clk。
測(cè)試臺(tái)監(jiān)控著物理層收發(fā)器輸出的phybist_fail信號(hào)來檢測(cè)物理層收發(fā)器是否工作正常，測(cè)試臺(tái)還監(jiān)控著測(cè)試向量生成單元輸出的phybist_finish信號(hào)來控制物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的結(jié)束。
圖3是圖2所示的物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的時(shí)序圖。當(dāng)物理層收發(fā)器的復(fù)位完成時(shí)，物理層收發(fā)器的txready信號(hào)將變高，表示可以向物理層收發(fā)器提供測(cè)試向量，測(cè)試向量生成單元?jiǎng)t使用物理層收發(fā)器提供的30MHz時(shí)鐘clkusb生成物理層收發(fā)器的輸入測(cè)試向量。當(dāng)在傳輸過程中傳輸開始信號(hào)txready變低時(shí)，測(cè)試向量生成單元會(huì)保持住數(shù)據(jù)，等到txready重新變高后再繼續(xù)送測(cè)試向量。當(dāng)測(cè)試向量產(chǎn)生單元的所有測(cè)試向量都輸送完畢后，phybist_finish信號(hào)會(huì)被置高，表示物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試已經(jīng)完成。
圖4是圖2所示的物理層收發(fā)器進(jìn)行內(nèi)部校驗(yàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，測(cè)試芯片上電后向物理層收發(fā)器提供參考時(shí)鐘phy_r_clk。接著通過phy_reset(未圖示)對(duì)物理層收發(fā)器進(jìn)行復(fù)位。然后，測(cè)試臺(tái)將phybist_on設(shè)成1，使物理層收發(fā)器進(jìn)入物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試模式。這時(shí)，物理層收發(fā)器將通過鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生30MHz時(shí)鐘clkusb和480MHz時(shí)鐘。由外部提供的測(cè)試向量由utmidatain輸入。物理層收發(fā)器使用clkusb將數(shù)據(jù)采集下來，分為兩路，一路送到延遲單元做延時(shí)。另一路送到480MHz發(fā)送單元，使用480MHz時(shí)鐘將16位30MHz并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為480MHz串行差分信號(hào)，并且在檢測(cè)到連續(xù)6個(gè)1時(shí)插入填充比特stuff-bit。480MHz接收單元使用480MHz時(shí)鐘將480MHz串行差分信號(hào)轉(zhuǎn)化為16位30MHz并行信號(hào)，并送到數(shù)據(jù)比較模塊。480MHz串行差分信號(hào)就是USB數(shù)據(jù)DP和DM信號(hào)，這是一組雙向差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)比較模塊將接收后的數(shù)據(jù)與延時(shí)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果不相同，則將phybist_fail置成1。
在物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試中，測(cè)試向量的生成并沒有很多特殊的要求。一般根據(jù)例如TSMC提供的建議可以選擇USB傳輸中的幾種特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，比如說高速傳輸模式(high-speed)包頭同步(SYNC)，數(shù)據(jù)包的PID(packet ID，包頭標(biāo)識(shí))，CRC16和CRC5校驗(yàn)碼，以及包結(jié)束(EOP)等。另外，本發(fā)明還根據(jù)物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試的一些特點(diǎn)加入了一些自定義的測(cè)試向量。下文將對(duì)此進(jìn)行描述。
物理層收發(fā)器進(jìn)行嵌入式自我測(cè)試主要是為了檢測(cè)物理層收發(fā)器中數(shù)字電路部分是否存在斷路短路故障(stack-at)等錯(cuò)誤，檢測(cè)填充比特功能是否正常，也可以測(cè)試物理層收發(fā)器中的模擬部分是否正常工作，例如物理層收發(fā)器中PLL是否能正確鎖定，會(huì)不會(huì)發(fā)生時(shí)鐘相位漂移等等。
A.為了檢測(cè)數(shù)字部分邏輯是否有stack-at錯(cuò)誤以及檢查數(shù)字部分邏輯是否存在時(shí)序問題(物理層收發(fā)器的高頻部分工作在480MHz)，本發(fā)明優(yōu)選選擇一組很高翻轉(zhuǎn)率的測(cè)試向量。例如，保持?jǐn)?shù)據(jù)的每一個(gè)比特在每一個(gè)時(shí)鐘周期都翻轉(zhuǎn)，可以檢測(cè)出stack-at錯(cuò)誤，而且如果高頻部分時(shí)序有問題也很容易查出來。
B.根據(jù)USB2.0協(xié)議，物理層收發(fā)器會(huì)有一種添加填充比特的功能，即如果傳輸數(shù)據(jù)是連續(xù)的1，則物理層收發(fā)器會(huì)每隔6個(gè)連續(xù)的1插入一個(gè)0(stuff bit，填充比特)。這個(gè)功能是為了防止在發(fā)送和接收過多連續(xù)的1的時(shí)候由于時(shí)鐘不準(zhǔn)等原因造成的計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，這個(gè)比特起同步作用，沒有實(shí)際傳輸意義。
為了檢測(cè)這個(gè)功能，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一組測(cè)試向量，這個(gè)測(cè)試分兩步，用盡量簡(jiǎn)單的方法測(cè)試填充比特功能。
第一步采用一組M個(gè)連續(xù)的1，用于物理層收發(fā)器自身校驗(yàn)填充比特功能。M可以是大于7的整數(shù)，優(yōu)選是21或28。由于在這一組數(shù)據(jù)中連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)1，物理層收發(fā)器的數(shù)據(jù)發(fā)送單元會(huì)插入填充比特，物理層收發(fā)器的接收單元會(huì)去除填充比特，使得填充比特功能得到驗(yàn)證。如果在這個(gè)過程中沒有出錯(cuò)，則說明物理層收發(fā)器插入和去除填充比特的功能正常。但是在數(shù)據(jù)是連續(xù)的1的情況下，有可能發(fā)生計(jì)數(shù)問題，即實(shí)際上從插入和取出填充比特的位置可能有問題，例如發(fā)送單元計(jì)數(shù)到6然后插入一個(gè)填充比特，但是接收單元計(jì)數(shù)到7，才發(fā)現(xiàn)一個(gè)0，并將它去除。因此還需要第二個(gè)測(cè)試。
第二步采用N組連續(xù)的6個(gè)1加一個(gè)0的測(cè)試向量。這里，N是大于1的整數(shù)，優(yōu)選是3或4。加入一個(gè)0是為了檢測(cè)物理層收發(fā)器在自身校驗(yàn)時(shí)對(duì)1計(jì)數(shù)是否準(zhǔn)確。這樣，如果發(fā)送單元和接收單元計(jì)數(shù)有差異，會(huì)出現(xiàn)序列中0的個(gè)數(shù)不同，而被檢測(cè)出來。
此處，連續(xù)的1和0的概念指的是物理層收發(fā)器的發(fā)送和接收單元的數(shù)據(jù)(物理層收發(fā)器發(fā)送和接收的是1比特的串行差分信號(hào))，而對(duì)應(yīng)著的數(shù)據(jù)輸入是將每一個(gè)16比特的輸入數(shù)據(jù)從低位到高位排列起來的序列。
C.為了檢測(cè)物理層收發(fā)器的PLL能不能正常鎖定，其產(chǎn)生的時(shí)鐘是否發(fā)生了漂移的錯(cuò)誤，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一組依次累加的測(cè)試向量。舉例而言，將輸入的16比特?cái)?shù)據(jù)utmidatain分為4部分，utmidatain[15:12]，utmidatain[11:8]，utmidatain[7:4]，utmidatain[3:0]。每一部分使用一個(gè)加法器從0000累加到1111，并且循環(huán)數(shù)次。需要指出，比特?cái)?shù)據(jù)utmidatain還可以按其它方式劃分，比如劃分為2部分或8部分，也可以不做劃分。
由于每一個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)據(jù)都累加一次，所以如果時(shí)鐘抖動(dòng)(jitter)比較大(30MHz的抖動(dòng)較大，則480MHz時(shí)鐘收發(fā)時(shí)可能采錯(cuò)數(shù))，或者發(fā)生漂移(480MHz相對(duì)于30MHz的漂移)，物理層收發(fā)器用以比較的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)位。因此這種累加的辦法可以很容易查出這種錯(cuò)誤。
本發(fā)明方案的優(yōu)點(diǎn)在于第一，使用物理層收發(fā)器提供的30MHz時(shí)鐘提供測(cè)試向量可以完全消除不同時(shí)鐘之間數(shù)據(jù)傳輸可能造成時(shí)序問題，從而使得在測(cè)試臺(tái)上調(diào)試起來十分容易。第二，由于使用30MHz時(shí)鐘來提供數(shù)據(jù)，所以無需象傳統(tǒng)做法那樣用10個(gè)24MHz時(shí)鐘周期數(shù)據(jù)跳變一次的辦法來避免異步時(shí)鐘間數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)的問題，可以每一個(gè)30MHz時(shí)鐘數(shù)據(jù)跳變一次，從而使得測(cè)試向量的密度增加到原來的8倍，提高覆蓋率。第三，在測(cè)試模式下和原有方案相比可以減少16個(gè)數(shù)據(jù)輸入管腳，從而使得物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試可以方便地與其他測(cè)試向量組合起來測(cè)試。例如，可以和ROM嵌入式自我測(cè)試(rombist)，RAM嵌入式自我測(cè)試(rambist)，還有USB功能測(cè)試等結(jié)合起來，從而減少單獨(dú)測(cè)試的時(shí)間，節(jié)約成本。
顯而易見，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化，這種變化不能認(rèn)為偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，所有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的改變，都包括在本權(quán)利要求書的涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通用串行總線物理層收發(fā)器進(jìn)行嵌入式自我測(cè)試的方法，所述方法包括所述物理層收發(fā)器輸出內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘給測(cè)試向量產(chǎn)生單元；所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元基于該采集時(shí)鐘，產(chǎn)生測(cè)試向量；所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元將測(cè)試向量輸入物理層收發(fā)器。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式自我測(cè)試的方法，其特征在于所述輸入步驟包括物理層收發(fā)器發(fā)出傳輸開始信號(hào)，基于該信號(hào)，所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元將測(cè)試向量輸入物理層收發(fā)器。
3.如權(quán)利要求1所述的嵌入式自我測(cè)試的方法，其特征在于包括分別產(chǎn)生一組M個(gè)連續(xù)的1與N組連續(xù)的6個(gè)1加一個(gè)0的測(cè)試向量，并且先后輸入物理層收發(fā)器，這里M是大于7的整數(shù)，N是大于1的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的嵌入式自我測(cè)試的方法，其特征在于每一個(gè)所述測(cè)試向量分為連續(xù)的P部分，同一部分的數(shù)據(jù)依次從0累加到溢出，并且循環(huán)Q次，P為大于0的整數(shù)，Q是大于1的整數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的嵌入式自我測(cè)試的方法，其特征在于P為4。
6.一種通用串行總線物理層收發(fā)器進(jìn)行嵌入式自我測(cè)試的測(cè)試裝置，包括物理層收發(fā)器和測(cè)試向量產(chǎn)生單元，物理層收發(fā)器向測(cè)試向量產(chǎn)生單元輸出其內(nèi)部數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，測(cè)試向量產(chǎn)生單元基于該內(nèi)部數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，產(chǎn)生測(cè)試向量，并且將其輸入物理層收發(fā)器。
7.如權(quán)利要求6所述的測(cè)試裝置，其特征在于所述物理層收發(fā)器包括一個(gè)控制信號(hào)輸出端，用于向測(cè)試向量產(chǎn)生單元輸出傳輸開始信號(hào)，以便控制測(cè)試向量產(chǎn)生單元輸出測(cè)試向量。
8.如權(quán)利要求6所述的測(cè)試裝置，其特征在于所述測(cè)試向量包括一組M個(gè)連續(xù)的1與N組連續(xù)的6個(gè)1加一個(gè)0的測(cè)試向量，這里M是大于7的整數(shù)，N是大于1的整數(shù)。
9.如權(quán)利要求6所述的測(cè)試裝置，其特征在于每一個(gè)所述測(cè)試向量分為連續(xù)的P部分，同一部分的數(shù)據(jù)依次從0累加到溢出，并且循環(huán)Q次，P為大于0的整數(shù)，Q是大于1的整數(shù)。
10.如權(quán)利要求6所述的測(cè)試裝置，其特征在于P為4。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通用串行總線物理層收發(fā)器進(jìn)行嵌入式自我測(cè)試的方法和測(cè)試裝置。所述方法包括所述物理層收發(fā)器輸出內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘給所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元；所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元基于該采集時(shí)鐘，產(chǎn)生測(cè)試向量；所述測(cè)試向量產(chǎn)生單元將測(cè)試向量輸入物理層收發(fā)器。采用本發(fā)明，可以消除物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試中存在的異步時(shí)序問題，降低調(diào)試難度，物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試測(cè)試向量的復(fù)雜程度，提高覆蓋率，能夠減少物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試所占用的測(cè)試管腳，使得物理層收發(fā)器嵌入式自我測(cè)試能夠和其他測(cè)試組合起來，減少測(cè)試時(shí)間。
文檔編號(hào)H04L12/26GK1794671SQ20051013277
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者張 浩, 李國新, 陳志華, 李曉強(qiáng), 腰健勛 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司