专利名称：基于ieee1500标准的ip核测试传输组件及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种系统芯片的IP核测试传输组件及其控制方法。
背景技术：
随着集成电路深亚微米制造技术和设计技术的迅速发展，集成电路的规模越来越 大，使得原来要由多个芯片才可以实现的复杂系统被集成在单个芯片上成为可能。在这种 背景下，系统芯片(System-on-a-Chip，S0C)应运而生。系统芯片又称为片上系统，也就是 系统级的集成电路，它可以将原来由多个芯片组成的复杂系统(包括数字电路、模拟电路、 信号采集和转换电路、存储器、MPU、DSP、MPEG等)集成在一个芯片上。与传统的电路板级 系统相比，SOC消除了芯片间的信号传输延迟，因此避免了电路板上的信号串扰，能够大幅 度提高整个系统的工作频率。与此同时，系统芯片在体积、功耗、成本等方面与传统的板级 系统相比都占有较大优势，因此近年来被越来越多地应用于各种电子设备，已成为提高互 联网络、信息家电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能的核心器件，是一种具有国 家战略意义的实用技术。为了提高设计效率，缩短设计周期，减少产品的上市时间，SOC通 常采用基于IP核(Intellectual Property, IP)复用的设计方法。目前国际上常采用的基于IP核复用的SOC设计方法是在IP核上加载一个测试外 壳，该测试外壳不仅能实现SOC中各个IP核之间的测试隔离，而且能提供IP核测试数据的 快速传输通道。IEEE组织制定的IP核测试标准——IEEE 1500，规定了一种可扩展的测试 外壳结构，旨在标准化IP核测试接口，使得IP核的测试变得方便高效。测试外壳是由测试外壳单元组成的。测试外壳单元不仅能提供IP核测试端口的 隔离，而且能实现测试激励的施加和测试响应的捕获，从而实现对IP核的可控制性和可观 察性。IEEE 1500只规定了测试外壳单元的行为，而没有规定其具体结构，符合IEEE 1500 标准的典型测试壳单元，参见图1 ；该边界单元中CFI为功能数据输入端口，CFO为功能数据 输出端口，CTI为测试单元扫描数据输入端口，CTO为扫描数据输出端口，hold_en为测试允 许控制信号，scan_en为扫描允许信号，CLK为时钟信号。这种结构能够实现功能、移位、捕 获和保持/施加操作。这种典型的结构是面积最小的边界单元，它的优点是测试壳单元功 能路径(CFI-CFO)可以被测试。其不足之处在于核测试状态下(scan enable = 1时)，虽 然它实现了核与核之间的隔离，但此时CFO与CTO没有隔离，这样在扫描移位过程中，无序 的扫描数据可能使IP核处于某种不安全状态。另外，由于CFO的连续跳变，使IP核内部状 态也不断地变化，从而产生巨大的额外动态功耗；为了解决上述IEEE 1500典型的测试壳 单元的不足，而提出了一种安全控制测试壳单元，即在CFO之后增加安全控制逻辑，参见图 2 ；它在CFO后增加一个多路选择器来改进IEEE 1500测试壳单元结构中存在的无序的扫描 数据带来的不安全性和高动态功耗。通过增加一个控制信号safejn和安全值safe，在扫 描移位过程中通过safejn实现CFO和CTO的隔离，并且CFO输出安全值safe，从而使测试 壳扫描链与IP核内部逻辑的隔离，实现测试数据的安全移位操作，减少移位过程中的动态 功耗。但是这种结构由于增加了一个多路选择器，使得功能路径时延增加，这会影响功能状
3态下功能输入端口与IP核内部逻辑间的数据通信速度，甚至降低芯片的工作频率，使测试 时间延长，增加测试成本；另外，增加的多路选择器也会导致额外的面积开销。
发明内容
本发明为了解决目前IP核安全控制测试壳单元和控制方法在安全移位过程中所 存在的功能路径时延增加和额外的面积开销的问题，而提出的基于IEEE1500标准的IP核 测试传输组件及其控制方法。基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件，它包括互补金属氧化物半导体传输组 件，所述互补金属氧化物半导体传输组件由第一 MOS管部件和第二 MOS管部件组成；第一 MOS管部件和第二 MOS管部件并联连接，第一 MOS管部件的源极与第二 MOS管部件的源极相 连，第一 MOS管部件的漏极与第二 MOS管部件的漏极相连，第一 MOS管部件的源极即为互补 金属氧化物半导体传输组件的数据信号输入端，第一 MOS管部件的漏极即为互补金属氧化 物半导体传输组件的数据信号输出端；第一 MOS管部件的栅极通过非门与第一控制信号/ GC相连，第二 MOS管部件的栅极与第二控制信号GC相连，所述第一控制信号/GC与第二控 制信号GC为互为反向的控制信号。采用所述的基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件的控制方法，互补金属氧化 物半导体传输组件处于导通时，第三控制信号/CS为高电平的逻辑1，此时上拉控制部件截 止，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为互补金属氧化物半导体传输组件的输 入IN和上拉控制部件的输出OUTPUT，即OUT = IN = OUTPUT ；反之，互补金属氧化物半导体 传输组件处于关闭时，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT处于高阻态，第三控制 信号/CS为低电平的逻辑0，此时上拉控制部件导通，互补金属氧化物半导体传输组件的输 出OUT即为上拉控制部件的输出OUTPUT，即OUT = OUTPUT。采用所述的基于IEEE1500标准的IP核测试装置的控制方法，互补金属氧化物半 导体传输组件处于导通时，第四控制信号/CS为低电平的逻辑0，此时下拉控制部件截止， 互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为互补金属氧化物半导体传输组件的输入 IN和下拉控制部件的输出OUTPUT，即OUT = IN = OUTPUT ；反之，互补金属氧化物半导体传 输组件处于关闭时，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT处于高阻态，第四控制信 号/CS为高电平的逻辑1，此时下拉控制部件导通，互补金属氧化物半导体传输组件的输出 OUT即为下拉控制部件的输出OUTPUT，即OUT = OUTPUT。本发明利用互补金属氧化物半导体传输组件实现安全控制功能，互补金属氧化物 半导体传输组件仅由2个晶体管组成，因此其面积开销较少，同时还使IP核处于安全状态， 从而减少测试中的动态功耗。另一方面，由于互补金属氧化物半导体传输组件没有加在功 能路径上，因此与图2中的安全控制测试壳单元相比，减少了功能路径上的延迟，这不仅提 高了功能状态下功能输入端口与IP核内部逻辑间的数据通信速度，提高了芯片的工作频 率，使测试时间变短，减少测试成本。
图1为符合IEEE 1500标准的典型测试壳单元的结构示意图；图2为安全控制测 试壳单元的结构示意图；图3为互补金属氧化物半导体传输组件的电路示意图；图4为具体实施方式
二的电路示意图；图5为具体实施方式
四的电路示意图；图6为具体实施方式
二的逻辑结构示意图；图7为具体实施方式
四的逻辑结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图3说明本实施方式，本实施方式包括互补金属氧化物半 导体传输组件，所述互补金属氧化物半导体传输组件由第一 MOS管部件1和第二 MOS管部 件2组成；第一 MOS管部件1和第二 MOS管部件2并联连接，第一 MOS管部件1的源极与第 二 MOS管部件2的源极相连，第一 MOS管部件1的漏极与第二 MOS管部件2的漏极相连，第 一 MOS管部件1的源极即为互补金属氧化物半导体传输组件的数据信号输入端，第一 MOS 管部件1的漏极即为互补金属氧化物半导体传输组件的数据信号输出端；第一 MOS管部件 1的栅极通过非门与第一控制信号/GC相连，第二 MOS管部件2的栅极与第二控制信号GC 相连，所述第一控制信号/GC与第二控制信号GC为互为反向的控制信号。
具体实施方式
二 结合图4、图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一 不同点在于它还增加了上拉控制部件3 ；所述上拉控制部件3为一个PMOS管，上拉控制部 件3的源极同时与第一 MOS管部件1的源极和第二 MOS管部件2的源极相连，上拉控制部 件3的漏极与电源VDD相连，上拉控制部件3的栅极通过非门与第三控制信号/CS相连。其 它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同点在于第一 MOS管部件 1采用P沟增强型MOS管，第二 MOS管部件2采用N沟增强型MOS管。其它组成和连接方式 与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四结合图5、图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一 不同点在于它还增加了下拉控制部件4 ；所述下拉控制部件4为一个NMOS管，下拉控制部 件4的源极同时与第一 MOS管部件1的源极和第二 MOS管部件2的源极相连，上拉控制部 件3的漏极与电源地VGD相连，上拉控制部件3的栅极与第四控制信号CS相连。其它组成 和连接方式与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同点在于第一 MOS管部件1采 用P沟增强型MOS管，第二 MOS管部件2采用N沟增强型MOS管。其它组成和连接方式与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六采用基于IEEE1500标准的IP核测试装置的控制方法，互补金属 氧化物半导体传输组件处于导通时，第三控制信号/CS为高电平的逻辑1，此时上拉控制部 件3截止，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为互补金属氧化物半导体传输组 件的输入IN和上拉控制部件3的输出OUTPUT，即OUT = IN = OUTPUT ；反之，互补金属氧化 物半导体传输组件处于关闭时，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT处于离阻态， 第三控制信号/CS为低电平的逻辑0，此时上拉控制部件3导通，互补金属氧化物半导体传 输组件的输出OUT即为上拉控制部件3的输出OUTPUT，即OUT = OUTPUT。本实施方式在测 试激励扫描移位过程中的安全移位问题时，使输出固定的高电平，这样就可以使IP核处于 安全状态，大大减小了被测IP核内部逻辑在扫描移位时的频繁跳变产生的无用动态功耗。 另外，此测试装置在测试过程中所有的元器件都是可测试的，因此在IP核测试时并不会因 为测试装置本身的电路故障，致使IP核由故障产生；同时，测试过程中功能路径也没有增加延时，面积增加也很少。
具体实施方式
七采用基于IEEE1500标准的IP核测试装置的控制方法，互补金属 氧化物半导体传输组件处于导通时，第四控制信号/CS为低电平的逻辑0，此时下拉控制部 件4截止，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为互补金属氧化物半导体传输组 件的输入IN和下拉控制部件4的输出OUTPUT，即OUT = IN = OUTPUT ；反之，互补金属氧化 物半导体传输组件处于关闭时，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT处于高阻态， 第四控制信号/CS为高电平的逻辑1，此时下拉控制部件4导通，互补金属氧化物半导体传 输组件的输出OUT即为下拉控制部件4的输出OUTPUT，即OUT = OUTPUT。本实施方式在测 试激励扫描移位过程中的安全移位问题时，使输出固定的低电平，这样就可以使IP核处于 安全状态，大大减小了被测IP核内部逻辑在扫描移位时的频繁跳变产生的无用动态功耗。 另外，此测试装置在测试过程中所有的元器件都是可测试的，因此在IP核测试时并不会因 为测试装置本身的电路故障，致使IP核有故障产生；同时还可以使IP核处于安全状态，从 而减少测试中的动态功耗。同时，测试过程中功能路径也没有增加延时，面积增加也很少。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交 的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件，其特征在于它包括互补金属氧化物半导体传输组件，所述互补金属氧化物半导体传输组件由第一MOS管部件(1)和第二MOS管部件(2)组成；第一MOS管部件(1)和第二MOS管部件(2)并联连接，第一MOS管部件(1)的源极与第二MOS管部件(2)的源极相连，第一MOS管部件(1)的漏极与第二MOS管部件(2)的漏极相连，第一MOS管部件(1)的源极即为互补金属氧化物半导体传输组件的数据信号输入端，第一MOS管部件(1)的漏极即为互补金属氧化物半导体传输组件的数据信号输出端；第一MOS管部件(1)的栅极通过非门与第一控制信号/GC相连，第二MOS管部件(2)的栅极与第二控制信号GC相连，所述第一控制信号/GC与第二控制信号GC为互为反向的控制信号。
2.根据权利要求1所述的基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件，其特征在于它还 包括上拉控制部件(3)；所述上拉控制部件(3)为一个PMOS管，上拉控制部件(3)的源极同 时与第一 MOS管部件(1)的源极和第二 MOS管部件(2)的源极相连，上拉控制部件(3)的 漏极与电源VDD相连，上拉控制部件(3)的栅极通过非门与第三控制信号/CS相连。
3.根据权利要求1或2所述的基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件，其特征在于 第一 MOS管部件(1)采用P沟增强型MOS管，第二 MOS管部件(2)采用N沟增强型MOS管。
4.根据权利要求1所述的基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件，其特征在于它还 包括下拉控制部件(4)；所述下拉控制部件(4)为一个NMOS管，下拉控制部件(4)的源极同 时与第一 MOS管部件(1)的源极和第二 MOS管部件(2)的源极相连，上拉控制部件(3)的 漏极与电源地VGD相连，上拉控制部件(3)的栅极与第四控制信号CS相连。
5.根据权利要求4所述的基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件，其特征在于第一 MOS管部件(1)采用P沟增强型MOS管，第二 MOS管部件⑵采用N沟增强型MOS管。
6.采用权利要求2所述的基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件的控制方法，其特 征在于互补金属氧化物半导体传输组件处于导通时，第三控制信号/CS为高电平的逻辑1， 此时上拉控制部件(3)截止，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为互补金属氧 化物半导体传输组件的输入IN和上拉控制部件(3)的输出OUTPUT，即OUT = IN = OUTPUT ； 反之，互补金属氧化物半导体传输组件处于关闭时，互补金属氧化物半导体传输组件的输 出OUT处于高阻态，第三控制信号/CS为低电平的逻辑0，此时上拉控制部件(3)导通，互 补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为上拉控制部件(3)的输出OUTPUT，即OUT = OUTPUT。
7.采用权利要求4所述的基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件的控制方法，其特 征在于互补金属氧化物半导体传输组件处于导通时，第四控制信号/CS为低电平的逻辑0， 此时下拉控制部件(4)截止，互补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为互补金属氧 化物半导体传输组件的输入IN和下拉控制部件(4)的输出OUTPUT，即OUT = IN = OUTPUT ； 反之，互补金属氧化物半导体传输组件处于关闭时，互补金属氧化物半导体传输组件的输 出OUT处于高阻态，第四控制信号/CS为高电平的逻辑1，此时下拉控制部件(4)导通，互 补金属氧化物半导体传输组件的输出OUT即为下拉控制部件(4)的输出OUTPUT，即OUT = OUTPUT。
全文摘要
基于IEEE1500标准的IP核测试传输组件及其控制方法，它涉及系统芯片的IP核测试传输组件及其控制方法。它为解决目前IP核安全控制测试壳单元和控制方法在安全移位过程中所存在的功能路径时延增加和额外的面积开销的问题而提出。第一、第二MOS管部件并联连接，第一MOS管部件的源极和漏极分别与第二MOS管部件的源极和漏极相连，第一、第二MOS管部件的栅极分别与第一控制信号/GC和第二控制信号GC相连，第一、二控制信号为互为反向的控制信号。它具有延时短和额外面积开销小的优点。它可广泛适用于各种需要对系统芯片的IP核测试的场合。
文档编号G01C19/00GK101982788SQ201010298158
公开日2011年3月2日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者乔立岩, 俞洋, 向刚, 彭喜元 申请人:哈尔滨工业大学