用以在操作系统中扫描测试闲置功能单元的系统及方法

用以在操作系统中扫描测试闲置功能单元的系统及方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]大多数现代化数字系统都花太多的操作时间，而系统一些或所有的主要部分闲置或者接近闲置。即使快速打字员也很少能提供超出每100毫秒输入一个字符。虽然手机或平板计算机当在“待机”时也必须保持数字无线电守听，但这些手机会在大半的生命过程中使显示器无显示、音频处理电路断讯、及相机关机，以节省电池电量的损耗。旧的以“CRT”为基础的电视和监视器具有垂直和水平回扫间隔，在此期间内没有视频被显示。
[0002]理想的情况是定期测试数字系统，因为一与所有其它的人造设备一样一它们已经知道失败都是出在永续的问题，以及对操作条件的敏感，如高温、辐射和电压不足的电池。
[0003]虽然许多数字系统在“启动”，或电力开启、时间上执行至少一些自测试，但对于许多使用现代设备(包括笔记本电脑、移动电话及类似的设备)的用户会遇到一个挫折，就是“启动”设备需要花很长的时间。
[0004]扫描链测试是本领域中常见的方式。在传统的扫描测试中，如第I图的公知技术图所示，功能单元100具有需测试的逻辑块102。通常情况下，该单元的所有寄存器和状态机从逻辑块102分离成可扫描的寄存器104。可扫描的寄存器104包括可扫描的“触发器”106，每个触发器106具有两个模式，正常操作模式和扫描模式，在正常操作模式中，输入从逻辑块102输往该触发器，在扫描模式中，输入从在该可扫描的寄存器的另一触发器输往该触发器；每个可扫描的触发器还提供输出到逻辑块102。在许多系统中，都是使用“D”触发器108，2:1的多路转换器110可将触发器从正常模式切换至扫描模式。该可扫描的触发器在扫描模式中作为移位寄存器，被称作扫描链，在正常模式中作为正常的寄存器，或为一组触发器。
[0005]典型地，数据输入112自测试模式的接口电路120提供到该扫描链，及数据输出114自该扫描链提供到该测试接口电路120。
[0006]每个可扫描的触发器中的共同时钟118在一些系统中可用于两种模式，在一些系统中，时钟切换电路在测试接口电路120被提供，及在其他系统中，提供两个时钟给每个可扫描的触发器106，在测试期间系统时钟失效。典型地，当测试模式被启动，测试接口电路120从外部测试器122将数据及时钟信号带进该扫描链，并提供数据输出到测试器122。逻辑时钟102可接收来自其他子系统或芯片的附加的输入124，并提供输出126到那些子系统或芯片中；在许多此种系统中，任何与这些输入及输出有关的触发器或寄存器，通常连同身为扫描链一部分的可扫描的触发器106实施。在较大的系统中，可能有多于一个的扫描链，其中，测试接口电路120包括用以从所提供的扫描链选择有效扫描链的逻辑。
[0007]典型地，扫描测试是在生产测试环境期间运行，其中被测试的系统执行非正常的操作，且外部测试器122提供“测试矢量”的序列练习逻辑块102，该矢量通常包括与输入124相关联的刺激，以及用于初始化该扫描链的每个可扫描的触发器106到期望的状态的数据。该测试器将每个矢量装载到该扫描链及输入124上，对一个时钟周期切换该扫描链到正常模式以加载逻辑102的输出到该扫描链的触发器，然后切换该扫描链回到扫描模式并依序地从扫描链中读取出数据，将从该扫描链读取的数据与期望值进行比较。同样地，在正常模式的时钟周期期间，将输出126与预期值进行比较。
[0008]典型地，在系统操作期间，甚至在启动时间都不执行扫描测试。

【发明内容】

[0009]一种系统，其在集成电路中具有晶种内存，晶种内存耦合以提供晶种至矢量产生器，该矢量产生器提供矢量到第一功能单元中的至少一个扫描链。签名产生器被配置以产生来自扫描链数据的签名，该签名在签名内存中与预期的签名进行比较。状态存储器被提供用以储存该功能单元的状态，并当测试完成时恢复该功能单元的该状态。该系统还具有配置以判定该功能单元的闲置情况的装置，尽管该系统处于非闲置状态下；以及一配置以操作测试序列的控制单元，当该功能单元是闲置时，该测试序列储存该单元的状态、产生向量和签名，并验证该签名，及恢复该单元的该状态。
[0010]一种在该系统操作期间测试系统的方法，其包含:判定该系统的特定的功能单元为闲置的；选取晶种并将该晶种加载矢量产生器；当该功能单元的先前状态移入状态存储器，将来自该矢量产生器的矢量移入该功能单元的扫描链；计时以捕获在该扫描链中的该功能单元的输出逻辑；从该扫描链将数据移入该签名产生器且产生签名；将该签名与在签名内存中的期望的签名进行比较并产生不匹配下的失败信号；将该功能单元恢复至储存在该状态存储器的该状态；以及将该功能单元返回至正常操作。
【附图说明】
[0011]第I图描绘配置来用于传统扫描测试的公知的子系统的块阶示意图；
[0012]第2图描绘系统的块阶示意图，该系统具有配置来当闲置时用于扫描测试的复数个子系统，该扫描测试使用内部式样产生器及式样验证电路。
[0013]第3图描绘第2图的系统的扫描控制及验证单元的块阶示意图。
[0014]第4图描绘第2图的系统的闲置单元寄存器的2位。
[0015]第5图描绘第2图及第3图的系统的操作流程图。
【具体实施方式】
[0016]系统200(第2图)具有一个、两个、或更多个单元或子系统202、204，每一个被配置来用于扫描测试，并且每一个具有一个或多个逻辑段206、208、210及一个或多个扫描链212、214、216。此外，还有晶载测试控制单元220，具有整体矢量发生器、签名产生器和验证器、状态内存、晶种内存和签名内存，该测试控制单元220被配置来如本文所述操作，及根据第5图的该测试控制器的流程图操作，并具有与第3图所示相同的结构。如第4图所示，系统200也具有闲置单元寄存器222，其具有单元闲置、单元请求，及在测试标记下的单元，和系统剩余部分224，其具有附加的功能单元，能够在操作期间的特定时间识别单元的单元或子系统202，204是闲置的。在具体的实施例中，系统剩余部分224包括处理器226和内存228与其它功能单元，尽管在其他实施例中，系统剩余部分224具有附加的固线式逻辑，附加的固线式逻辑执行由处理器226执行的根据本文所述的步骤。
[0017]测试控制单元220(第3图)具有晶种内存302和签名内存304。该晶种内存和签名内存由地址寻址，该地址通过连接单元计数器306、链计数器308，及晶种计数器310而产生。在只有一个测试单元的实施例中，单元计数器可被省略。同样地，在所有单元仅具有一个链的实施例中，链计数器308可被省略。在具有两个或更多个单元或两个或更多的链的实施例中，用相同的地址寻址的链及晶种计数限制内存312被提供以指示去控制逻辑314，当前单元的若干链的限制、指示若干晶种对每个特定单元使用的限制、及当前链的位计数或长度。内存304、302、312可被配置为单一的、宽的、内存阵列。
[0018]该晶种内存302的输出被耦合到矢量产生器316，其被配置以生成冗长位序列，在实施例中，该矢量产生器为N位线性回馈移位寄存器(LFSR)，其被配置以当从N位宽晶种内存接种N位晶种时，生成2N位伪随机序列。在具体实施例中，LFSR被配置以生成2N位的伪随机序列，其至少与该系统最长的扫描链一样长。
[0019]该签名内存304的输出被耦合到签名比较器318，其被配置来比较来自签名内存304的期望的签名与签名产生器320生成的签名。在实施例中，签名产生器320为第二线性回馈移位寄存器，其被配置以从位串行序列生成循环冗余校验字，由该单元和链计数器所控制的多路转换器324提供该位串行序列，以选择该位串行序列作为扫描链的输出，如当前选择的单元和链的扫描链212、214或216。
[0020]来自多路转换器324的该位串行序列亦耦合到字平行器326移位寄存器，其提供数据给静态RAM状态内存328且由状态内存地址计数器330寻址。状态内存328的输出耦合到字符串列器332。该平行器326、状态内存328、地址计数器330和串行器332的组件，在此被称为状态存储器，其被配置以接收位串行序列、储存该序列，并在较晚的时间重新生成相同的位串行序列。
[0021]来自串行器332的位串行序列作为输入耦合到多路转换器334。多路转换器334还具有作为来自矢量生成器316的伪随机序列的输入，并且提供比特流336至当前选择的扫描链。
[0022]控制逻辑314被配置以结合测试启用和闲置单元寄存器222进行操做。测试控制和闲置单元寄存器222包含测试使能位350 (第4图)，其致使该测试控制单元220的操作及由该系统剩余部分224设定。测试控制和闲置单元寄存器还包含，对于每一单元202、204，可由该系统剩余部分224设置的单元闲置标记352、354。该测试启用和闲置单元寄存器322还具有，对于每个单元，可由该控制逻辑314单位设置的在测试标记356、358下的单元，以及可由系统剩余部分224设置的单元请求标记360，362。
[0023]在操作中，，该系统剩余部分224判定402(第5图)单元202、204的特定的功能单元何时闲置，并且当其发生时，在该单元闲置寄存器222中设定相关联的单元闲置标记352,354ο在相机实施例中，单元202可与光传感器和图像压缩电路相关联，而另一单元204可与主机接口电路相关联。由于照片拍摄通常是在相机没有连接到主机进行上传和进行下载图片时发生，单元202将趋向于当单元204为忙碌时闲置，反之亦然。应当注意的是，尽管该系统整体上的非闲置状态，特定的功能单元的闲置状态可被检测且设置在该单元闲置标记中。
[0024]控制逻辑314被配置以当该测试启动位350被设置而开始测试，及至少一个单元闲置标记352、354被设置；当这种情况发生时，该控制单元被配置来从单元352、354选择单元用于测试，在实施例中，直至与当前单元计数相关联的单元被发现闲置时，都是由递增单元计数器306去选择，该控制逻辑继而设置404相关联的测试下单元标记356、358，以警告该系统剩余部分224，该单元现在是非可用的，并且清除链计数器308。测试下单元标记356、358被配置来当设定时禁用该功能单元的操作，使得输入引脚被忽略及该功能单元的输出保持 稳定。通过递增链计数器308，控制逻辑314选择406该单元的扫描链，并将晶种计数器310清除。根据晶种计数器310、链技术器308及单元计数器306被选择的晶种，从晶种内存302读取，去加载408具有初始值的矢量产生器316。控制逻辑314被配置以将所选择的单元的相关联扫描链设置为扫描模式410，于是，该扫描链中的触发器的电流状态被移入，并保存在状态存储器的状态内存328中。同时，第一测试矢量由矢量产生器316生成，并移入到所选择的扫描链中。所选择的单元然后被计时412以捕获该相关联的逻辑单元206、208、210在该扫描链中的输出，该逻辑单元的该输出取决于该矢量。
[0025]该签名产生器被清除414。控制逻辑314判定416当前的晶种是否为在晶种内存302中的一个或多个作为测试所选择的单元的选择链中晶种的最后晶种，并且，如果最后晶种或者单元请求标记已由该系统剩余部分224设置，来自该状态存储器的内存328的数据由多路转换器334选择作为比特流到该扫描链，并复制到该扫描链418。这起到用来将该单元状态恢复到测试该单元之前的该单元所处的任何状态；数据恢复发生的同时，从该逻辑单元的输出所捕获到的数据被从选定的扫描链移入该签名产生器。一旦该数据被转移到签名产生器，且签名依赖该数据而生成，该签名透过比较器308与签名内存304的输出进行比较而验证420，并且如果有不匹配情况，则产生失败信号。该控制逻辑314然后清除422在测试标记下的该单元，并重新启用该单元的正常运作；为了相同的单元的下一扫描链，该控制单元然后期望重复第5图的过程，如果存在相同的单元且无单元请求标记被设置，或下单元的第一链被标记为闲置，或者如果没有单元被标记为闲置，则一直查找到单元被标记为闲置及测试已启用才停止。
[0026]应当注意的是，在晶种内存中的每个晶种在签名内存中具有相应的签名，并且每个单元的每个链有一个以上的晶种。
[0027]如果测试下的晶种不是最后的晶种并且没有单元请求标记被设置，则下一晶种被复制到该矢量424且新的矢量被产生并由多路转换器334提供作为比特流到该扫描链。新的矢量被生成并移位426到扫描链的同时，将从逻辑单元的输出捕获到的数据从选定的扫描链移入该签名产生器。一旦该数据被转移到该签名产生器且签名根据该数据而生成，该签名通过比较器318比较签名内存304的输出进行验证，如果有不匹配的情况则生成失败信号。该序列继而继续通过重复计时单元412并重复该步骤，直到最后一个矢量晶种或单元请求标记被设置。
[0028]该系统因此根据在晶种内存中所提供的晶种，操作以生成及验证矢量序列。使用过的矢量可从所有可能的矢量被选择，这些矢量可根据各种可能的晶种而生成，该等晶种则根据由系统故障仿真而计算最佳的故障覆盖率的矢量提供。
[0029]在替代实施例中，单元请求和单元闲置标识的功能结合，用于给定单元的单元请求功能由清除该单元闲置标记的系统剩余部分224所执行。
[0030]由于生成和扫描矢量是耗时的一 16位的晶种对于16位LFSR可生成65536位长度的伪随机向量，扫描链偶尔达到数百位的长度，典型地每位至少有一个时钟周期都需要用以产生和移动矢量到扫描链，并将扫描链输出的测试数据移入签名产生器，在替代实施例中，先前的晶种计数寄存器340被提供用于每个单元的每个扫描链。在本实施例中，当单元的测试停止时，由于该系统剩余部分224已设定单元请求或者清除该单元闲置标记，该晶种计数器310的内容被保存在先前的晶种计数寄存器中。当该单元下一次开始测试，该先前的晶种计数寄存器340被读取、递增，并加载到晶种计数器，以确保测试在晶种内存中从下一晶种、经过最后被测试的一个而重新开始。以这种方式，重复短单元闲置间隔，如:在光栅扫描显示器中水平的回扫间隔，可被利用来测试功能单元。
[0031]在具体实施例中，该矢量产生器线性回馈移位寄存器(LSFR) 316是位交换线性回馈移位寄存器(BS-LSFR);因此相比于LSFR输出，在BS-LSFR输出的缩减状态转换预计将减少测试所需的功率。
[0032]在实施例中，本文所描述实现在集成电路上的单元位阶、空闲时间、自测试电路，被配置使得一个、两个或更多个单元202、204，和测试控制、矢量产生器、签名产生器和签名验证器，在同集成电路上。在这些实施例中的一些，相同的集成电路也可以并入处理器226。
[0033]此外，可预期的是，在一些固件驱动的实施例中，该签名产生器316和矢量产生器的LSFR320在硬件中实现，但递增先前晶种计数器340、晶种计数器310、单元计数器306和链计数器308的一些或所有功能，连同晶种内存302、签名内存304，和签名比较器318，都以常驻在处理器226的内存228中的固件的机器可读指令实现，连同机器可读指令，用以判定402定单元在其它功能系统中闲置的时间。在这些实施例中，先前晶种计数器340，晶种计数器310，计数器单元306，和链计数器308的存储器可实施在内存228中的随机存取内存。在这些实施例中，判定单元为闲置且应被测试后，处理器226判定合适的晶种，配置该LSFR根据该晶种来生成矢量，并且，在测试运行之后，将所生成的签名与期望的签名进行比较，以判定是否发生失败。
[0034]在这些以固件驱动的实施例的一些中，状态存储器328也可以被实施作为在与处理器相关联的内存228中的存储器。
[0035]在不脱离本发明范围的情况下可作出上述的方法和系统的变化。因此，应当注意的是，包含在上述说明或在图式中所示的内容应理解为说明性质而非限制性的。如下述的申请专利范围覆盖本文中所描述的所有一般和具体的特征，以及本发明的方法和系统的所有论述，其中，有关语言的问题，也视为落入其间的主张范围。
【主权项】
1.一种在一个集成电路上包含以下部件的系统: 晶种内存，其被耦合以提供晶种至矢量产生器，所述矢量产生器配置以根据所述晶种产生序列测试矢量； 至少一个扫描链，其被配置以对第一功能单元应用数据、且观察所述第一功能单元的数据输出、逻辑； 签名产生器，其被配置以从所述扫描链产生来自经观察的数据的签名； 签名比较器，其被配置以在签名内存中将所述签名与期望的签名进行比较； 状态存储器，其被配置以储存所述第一功能单元的状态及恢复所述第一功能单元的所述状态； 配置以判定所述第一功能单元的闲置情况的装置，尽管所述系统处于非闲置状态下；以及 控制单元，其被配置以当所述第一功能单元是闲置时操作测试序列，所述测试序列使用所述状态存储器储存所述第一功能单元的状态、经由所述扫描链使用所述像量产生器及签名产生器测试所述第一功能单元的所述逻辑，然后使用所述状态存储器恢复所述第一功能单元的所述状态。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包含配备第二扫描链的第二功能单元，其中所述晶种内存包含所述第一及所述第二功能单元的单独的晶种，且其中所述签名内存进一步包含所述第一及所述第二功能单元的单独的期望的签名。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述矢量产生器为线性回馈移位寄存器。4.一种测试系统的功能单元的方法，其包含: 识别所述系统的闲置功能单元； 禁用所述功能单元 测试所述功能单元；以及 在完成测试所述功能单元的步骤时，重新启动所述功能单元。5.根据权利要求4所述的方法，其中测试所述功能单元的步骤包含使用扫描测试方法，所述扫描测试方法进一步包含产生扫描链的输出的签名，及将所述签名与期望的签名进行比较。6.一种在系统操作期间测试所述系统的方法，其包含: 判定所述系统的特定的功能单元为闲置的； 选取晶种并将所述晶种加载至矢量产生器； 将来自所述矢量产生器的矢量移入所述功能单元的扫描链，并将所述功能单元的先前状态移入状态存储器； 计时以捕获在所述扫描链中的所述功能单元的输出逻辑； 从所述扫描链将数据移入所述签名产生器且产生签名； 将所述签名与在签名内存中的期望的签名进行比较并产生不匹配下的失败信号； 将所述功能单元恢复至储存在所述状态存储器的所述状态；以及 将所述功能单元返回至正常操作。7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包含: 判定第二功能单元为闲置的； 选取晶种并将所述晶种加载至所述矢量产生器； 将来自所述矢量产生器的矢量移入所述第二功能单元的扫描链，并将所述第二功能单元的先前状态移入所述状态存储器； 计时以捕获在所述第二功能单元的所述扫描链中所述第二功能单元的输出逻辑；从所述第二功能单元的所述扫描链将数据移入所述签名产生器，并从所述签名产生器产生签名； 将所述签名与在所述签名内存中的期望的签名进行比较并在不匹配时产生失败信号; 将所述第二功能单元恢复至储存在所述状态存储器中的状态；以及 将所述第二功能单元返回至正常操作。8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包含: 选取第二晶种并将所述第二晶种加载至所述矢量产生器； 重复将矢量移入所述扫描链的步骤，计时以捕获输出，及将来自所述扫描链的数据移入所述矢量产生器；以及 将来自所述签名产生器的第二签名与来自所述签名内存的第二签名进行比较。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述矢量产生器为线性回馈移位寄存器。10.根据权利要求6所述的方法，其中所述线性回馈移位寄存器为位调换线性回馈移位寄存器。11.根据权利要求6所述的方法，其中所述签名产生器执行循环冗余检查。
【专利摘要】本文讨论一种系统，其具有在集成电路的晶种内存，耦合以使晶种至矢量产生器，该矢量产生器提供矢量到第一功能单元中的至少一个扫描链。签名产生器被配置以产生来自扫描链数据的签名，该签名在签名内存中与预期的签名进行比较。状态存储器被提供用以储存该功能单元的状态，并当测试完成时恢复该功能单元的该状态。该系统还具有配置以判定该功能单元的闲置情况的装置，尽管该系统处于非闲置状态下；以及配置以操作测试序列的控制单元，当该功能单元是闲置时，该测试序列储存该单元的状态、产生向量和签名，并验证该签名，及恢复该单元的该状态。
【IPC分类】G06F11/36
【公开号】CN104881357
【申请号】CN201510023543
【发明人】詹妮·皮卡劳萨, 克里斯托弗·科赫
【申请人】全视技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年1月16日
【公告号】US20150212151