JTAG 如何用於 PCB 測試和調試

JTAG 的工作原理是讓您在不直接接觸電路板的情況下進行測試和修復。即使在佈局緊湊的電路板上，JTAG 也能幫助您快速找到問題。它僅使用少量引腳，且不會中斷設備的正常運行，因此測試既簡單又不會對設備造成乾擾。您可以享受快速調試和韌體更新帶來的便利。隨著技術的進步，JTAG 將不斷更新，幫助您適應新的設備和法規，讓您的工作更加輕鬆可靠。

關鍵要點

• JTAG 可讓您在不接觸電路板的情況下進行測試和修復。這使得測試變得簡單，並且不會妨礙實際操作。

• 使用 JTAG 進行邊界掃描測試可以發現複雜 PCB 上的焊接問題和斷線問題。

• 您可以使用 JTAG 直接在電路板上對裝置進行程式設計和韌體更新。這可以節省時間並有助於避免錯誤。

• JTAG 適用於具有多個核心的系統。它允許您同時測試和修復多個核心。

• 使用 JTAG 可以幫助您發現更多問題，通常超過 90%。這使得 JTAG 成為當今測試電子設備的一種良好且值得信賴的方法。

什麼是JTAG？

JTAG介面基礎知識

您可以使用 JTAG 介面將測試設備連接到電路板。這種連接方式可讓您直接與電路板上的晶片通信，無需使用探針或針頭接觸電路板。 JTAG 介面透過幾個專用引腳發送訊號來運作。您可以控制和觀察設備的內部運作。這種方法有助於您快速且安全地找到問題。

JTAG 在測試和調試 PCB 時為您提供了幾個重要的功能：

• 邊界掃描測試可以幫助您發現焊接問題、短路或斷路連接。

• 您可以透過與處理器或記憶體互動來調試嵌入式系統。

• 線上程式設計可讓您將韌體或軟體上傳到晶片中。

• 您可以觀察暫存器和記憶體來監控設備健康狀況。

• 故障偵測功能可協助您發現短路和開路等製造缺陷。

提示：即使無法觸及所有接腳或線路，您也可以使用 JTAG 測試電路板。這使其非常適合現代複雜的 PCB 板。

標準引腳排列和協議

JTAG介面採用簡單的接腳排列。通常可以看到五個主要引腳：

引腳名稱	功能
TDI	測試數據
TDO	測試數據輸出
TPC	測試時鐘
TMS	測試模式選擇
信託基金	重置測試（可選）

您將測試工具的這些引腳連接到設備。 JTAG 協定以串列方式傳送資料。您將測試資料輸入設備，然後讀取結果。此過程無需額外硬體即可檢查連接、對晶片進行編程和調試系統。

JTAG 讓您的工作更輕鬆。它能幫助您節省時間、減少錯誤並提高可靠性。您可以信賴 JTAG，它將全程協助您進行測試和調試。

JTAG 如何用於 PCB 測試

邊界掃描法

邊界掃描法允許您在不接觸每個引腳的情況下測試 PCB。 JTAG 在每個輸入和輸出引腳處放置特殊的移位暫存器單元，這些單元稱為邊界掃描單元。測試數據每次通過裝置一位。測試存取連接埠和邊界掃描暫存器可協助您控制此流程。此設定可讓您檢查連接並對密集的電路板運行測試。

邊界掃描測試可以幫助您：

• 無需探針即可測試晶片連接。

• 找出每個引腳上的短路和斷路故障。

• 在正常模式和測試模式之間切換，而不會損壞設備。

• 在其他系統無法觸及的地方，對封裝好的 PCB 進行測試。

使用 JTAG 的方法是將測試圖案移至邊界掃描單元。這些單元會向引腳發送訊號並接收回應。這有助於您尋找缺少的上拉電阻或短路故障。您無需額外的硬件，因此工作更快捷、更輕鬆。

數位互連測試

JTAG 測試可以幫助您檢查各個部件之間的數位連接。您可以使用它來確保每個訊號路徑都能正常運作。 JTAG 透過掃描鏈發送測試資料並讀取傳回的結果。如果傳回結果錯誤，則表示連線存在問題。

您將獲得諸多好處：

• 您可以發現短路、焊點短路和零件缺失等問題。

• 您可以檢查是否有導致問題的錯誤或裝反的零件。

• 您可以使用測試系統來檢查包含許多晶片的複雜電路板。

• 您可以涵蓋超過 95% 的常見故障。

故障類型	簡介
焊錫短路	當焊錫過多導致引腳或線路接觸時就會發生這種情況。
開放連接	當焊料不足、焊點斷裂或線路斷裂時，就會發生這種情況，導致訊號無法通過。
棘手的故障	當網始終處於高位或低位時就會發生這種情況，通常是由於對電源或接地短路造成的。
缺少組件	在裝置的所有引腳上都顯示為開路連接。
組件錯誤或裝反了。	可能導致互連測試期間出現異常行為。

JTAG 測試可以偵測多種類型的故障。它適用於傳統測試方法無法處理的電路板。您無需使用針床式夾具或飛針式測試儀。 JTAG 非常適合現代高密度 PCB。

故障檢測與覆蓋

您需要盡可能發現故障。 JTAG 可以偵測引腳等級問題，例如短路、橋接和元件錯誤。故障覆蓋率是指測試能夠發現的故障百分比。如果電路板設計時考慮到了測試，使用 JTAG 通常可以獲得超過 90% 的故障覆蓋率。

• JTAG 可以偵測短路、開路和卡住故障。

• 您可以使用更少的測試圖案，節省 20-50% 的成本，而且測試點只需要很小的區域。

• 您可以使用以下方式快速輕鬆地執行測試： 測試系統.

JTAG 測試比傳統方法更勝一籌。傳統的針床測試儀和飛針測試儀需要逐一接觸每個節點，這對新電路板來說非常不利。 JTAG 可以將設備串聯起來，因此可以同時測試多個晶片。這樣既節省時間，又能提高測試的可靠性。

注意：JTAG 並非萬能，尤其是在類比電路或非 JTAG 裝置中。為了獲得最佳測試結果，通常需要將 JTAG 與其他測試系統（例如線上測試或自動光學檢測）搭配使用。

許多公司利用 JTAG 技術改進了測試流程。例如，IMSAR 可以在幾分鐘內（而非幾小時）找到故障零件。光纖設備專家也透過 JTAG 技術縮短了測試時間。這些實際案例表明，JTAG 如何幫助提高電子產品製造的速度和可靠性。

JTAG在調試和編程中的應用

嵌入式系統調試

JTAG 大大簡化了嵌入式系統的調試。借助支援 JTAG 的設備，您可以即時觀察並控制處理器的運作。您可以隨時啟動和停止程式碼，還可以逐行執行程式碼，從而快速發現錯誤。您可以設定斷點來暫停程式碼，也可以查看程式碼如何修改記憶體或暫存器。

下表展示了 JTAG 在嵌入式系統調試方面可以發揮的作用：

應用類型	簡介
硬件測試	可用於檢查設備、電路板和系統是否有問題。
軟體偵錯	允許您在指令層級或原始程式碼層級偵錯程式碼。
程式設計裝置	允許您在開發過程中載入韌體並設定引導程式。
線上偵錯	使您能夠存取微控制器、FPGA 和 SoC，以進行即時偵錯。
邊界掃描測試	檢查PCB連接，找出電路板製造過程中所出現的問題。
非侵入式監控	無需拆卸主機板即可查看 CPU 和記憶體使用情況。

您可以透過 JTAG 直接存取設備的內部偵錯部分。這意味著您可以調試多種處理器和系統。您也可以使用 JTAG 進行線上偵錯。這有助於您在設備仍在運行時修復問題。

提示：使用 JTAG，無需拆下晶片或使用額外的探針即可測試或調試嵌入式系統。

裝置程式設計

JTAG 讓設備編程變得簡單可靠。您可以使用 JTAG 為支援 JTAG 的裝置載入韌體、設定引導程式和更新軟體。 JTAG 使用邊界掃描，因此您可以在晶片焊接到電路板後對其進行編程。這節省了時間，並有助於避免測試過程中的錯誤。

許多公司使用 JTAG 進行設備編程，因為它相容於多種工具和框架。市面上也有很多價格低廉的 JTAG 調試工具。這使得在學校和實驗室學習設備程式設計變得非常容易。支援 JTAG 的裝置可讓您在不拆卸電路板的情況下更新程式碼和修復錯誤。

• 你可以對快閃記憶體和微控制器進行程式設計。

• 您可以更新FPGA和SoC的韌體。

• 設備製造完成後，可以重新編程。

多核心系統支援

JTAG 可協助您測試和偵錯具有多個核心的系統。您可以連接多個支援 JTAG 的設備，並逐一進行控制。這使您可以測試各個核心的協同工作。您也可以單獨調試每個內核，或同時調試所有內核。

您可以使用 JTAG 來：

• 測試各核心之間的連結。

• 調試運行在不同核心上的軟體。

• 給每個核心編寫新的程式碼。

JTAG 為您提供了一種強大的方法來管理複雜的系統。您可以尋找故障、更新軟體並確保每個零件都能正常運作。這使得測試和調試更加快捷、全面。

JTAG架構

測試接入連接埠（TAP）

測試存取連接埠 (TAP) 是 JTAG 工作的主要入口。 TAP 將您的測試工具連接到裝置內部，讓您可以傳送和接收資料以進行測試和故障排除。 TAP 僅使用少量引腳，因此無需太多線纜，使您的設定既簡單又可靠。

下表顯示了 TAP 在 JTAG 中的作用：

獨特之處	簡介
介面	TAP 將外部測試工具與內部測試邏輯連結。
控制機制	TAP 使用狀態機來傳輸資料和控制操作。
國家管理	TAP 控制器與 16 狀態機搭配使用來處理任務。
資料路徑分離	TAP 為指令和資料設定了不同的路徑，因此您可以選擇要測試的內容。

TAP 可讓您控制資料的進出方式。它將指令路徑和資料路徑分開，因此您可以執行特殊測試。

TAP 控制器

TAP 控制器就像 JTAG 系統的大腦，它負責執行所有 JTAG 任務。 TAP 控制器是一個數位元件，它讀取來自 TMS 和 TCK 引腳的訊號，並透過 16 狀態機來決定下一步的操作。

TAP 控制器是一個狀態機。 TMS 訊號控制著它在各個狀態之間的轉換。每個狀態都有兩條輸出路徑，因此在使用 TCK 時，TMS 可以引導每一次狀態的改變。

您可以使用 TAP 控制器在指令模式和資料模式之間切換。它允許您輸入新指令或在設備中傳輸測試資料。 TAP 控制器還可以幫助您使用不同的暫存器進行測試和程式設計。

暫存器和指令譯碼器

每個 JTAG 設備內部都包含一些重要的暫存器。指令暫存器 (IR) 保存裝置目前使用的指令。資料暫存器 (DR) 保存測試資料、邊界掃描資訊或裝置 ID。指令解碼器讀取 IR 並選擇要使用的暫存器。

你可以在紅外線接收器（IR）中寫入新的指令來改變設備的功能。指令解碼器會根據你的指令選擇正確的資料暫存器。這樣，你只需幾個簡單的步驟即可測試、編程或修復設備。

• 您可以控制資料和指令的傳輸方式。

• 你可以選擇參加一些特殊測驗或程式設計工作。

• 您可以快速方便地開啟設備內部。

JTAG 設定為您提供了一種強大的方法來處理複雜的測試和修復工作。您可以信賴它，它能幫助您更快地工作並輕鬆找到問題所在。

JTAG 與相關標準

IJTAG概述

在進行進階PCB測試時，您可能會遇到IJTAG。 IJTAG是Internal JTAG的縮寫，它是基於原始的JTAG標準。 IJTAG可以幫助您測試晶片、電路板，甚至整個系統。您可以使用IJTAG連接晶片內部的多個IP模組，從而簡化即插即用測試。 IJTAG使用測試存取連接埠（TAP）來連接嵌入式儀器，讓您能夠更好地控制測試功能並更快地存取它們。此外，IJTAG採用標準化的方法，因此您可以以相同的方式測試不同的設備。

下表顯示了 JTAG 和 IJTAG 的比較：

獨特之處	JTAG	國際技術諮詢小組
IP模組的集成	有限	增強了即插即用功能
取得嵌入式儀器	基本訪問	透過TAP更便捷地訪問
方法標準化	未標準化	標準化，實現統一訪問
測試能力	主要針對董事會成員	晶片、電路板和系統測試
寵物領養	建立	迅速獲得關注

CJTAG概述

您可能也聽過 CJTAG。 CJTAG 是 Compact JTAG 的縮寫，它是 JTAG 標準的精簡版。 CJTAG 使用的接腳更少，功耗更低。您可以將 CJTAG 用於小型晶片和低功耗設備。 CJTAG 非常適合行動裝置和穿戴式裝置。它仍然具備強大的測試功能，同時節省了空間和能源。 CJTAG 可以幫助您測試那些無法使用完整 JTAG 設定的裝置。

產品特性

使用 JTAG 進行測試和調試時，您將獲得一些特殊功能：

• 您可以使用邊界掃描來測試連接，而無需接觸引腳。

• 您可以測試球網格陣列包，這些包很難通過視覺檢查。

• JTAG 操作只需要一個四針測試接取埠。其他標準可能需要更多引腳或額外的硬體。

提示：您可以使用 JTAG 測試和調試多種類型的電路板和晶片。您無需大型測試設備或專用探針。

您可以根據專案需求選擇合適的標準。 JTAG、IJTAG 和 CJTAG 都提供了強大的測試選項，讓您的工作更快、更可靠。

使用 JTAG 是因為它可以簡化 PCB 的測試和維修。 JTAG 可讓您直接在電路板上測試、調試和編程設備，無需將其拆下。

功能	簡介
電子設備測試	檢查產品製造完成後是否能正常運作。
嵌入式系統調試	協助您尋找並修復硬體或軟體問題。
系統內程式設計	允許您在裝置仍連接在主機板上的情況下更新韌體。
邊界掃描測試	能發現難以察覺的問題，例如開路和短路。

JTAG 為您提供了一種簡單的方式來存取硬體和軟體。您可以在多種不同的裝置上使用 JTAG，這不僅可以節省時間，還能幫助您減少錯誤。諸如 JTAG ProVision 之類的新工具，讓測試變得更簡單。它們有助於應對小型化和機器人應用等新趨勢。 JTAG 始終與現代設計和工廠的需求保持同步，值得信賴。

常見問題

JTAG是什麼的縮寫？

JTAG是聯合測試行動組（Joint Test Action Group）的縮寫。它是一種用於測試和調試電子電路的標準方法。

JTAG 可以在任何 PCB 上使用嗎？

只有當電路板及其晶片支援 JTAG 時，才能使用 JTAG。大多數現代數位設備都支援 JTAG，但一些較舊的或類比設備則不支援。

為什麼應該選擇 JTAG 而不是傳統測試方法？

節省時間，無需額外硬體。 JTAG 讓您無需接觸每個引腳即可進行測試、編程和調試。在複雜的電路板上，您可以獲得更好的故障覆蓋率。

JTAG對您的設備安全嗎？

是的！ JTAG 工作時不會幹擾設備的正常運作。您在測試或編程過程中不會損壞電路板。