SJTAG技术在ATCA体系的应用

SJTAG技术在ATCA体系的应用

随着通信市场对无线与有线服务的需求持续成长，电信产业认识到需要跳脱专利型或部分开放型架构的桎梏，以便获得更多的选择空间。因此PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturers Group，PCI工业计算机制造组织）提出了AdvancedTCA的开放式硬件平台的相关规范，称为PICMG 3.X规范，针对新一代网络元素提供充裕的扩充性与空间，支持多种交换协议与接口，提供一套机箱层级的管理机制，采纳业界标准的智能型平台管理接口(Intelligent Platform Management Interface)，能运用智能型平台管理总线建置成放射状或总线拓扑。

图1 ATCA基本管理结构图

随着ATCA架构在电信行业逐渐推广和大规模使用，单板的逻辑及软件版本的更新必然更加频繁，同时大规模集成电路越来越多的内嵌了支持IEEE1149.1协议的JTAG技术以便支持其测试及维护，借助于JTAG技术，越来越多的芯片能够支持ISP(In System Programe，在系统可编程)及ICT(In Circuit Test，电路在线测试)等技术，这种编程及维护方式正逐渐成为设计的主流。

图3 JTAG菊花链连接图

目前的JTAG技术都是基于IEEE1149.1标准，其在单板中的应用基本上基于图2及图3的方式。图2的使用情况较多，简单易行，但是增加板上插座数量，增加了成本和布局面积，现场维护也不方便；图3的连接方式其实就是JTAG菊花链的改进型，可以减少插座使用数量，但菊花链的延长使得该链的TCK最大频率受制于该链中最低TCK频率的器件，同时导致整条链上BSC(Boundary Scan Cell，边界扫描单元)的增加，严重降低JTAG扫描的速度。对于不同电平的JTAG还额外需要增加电平转换器件。

SJTAG技术概述

在一个独立的机框中各单板中JTAG设备的边界扫描以及更新可以由单板独立完成，或由其他控制板通过某种类型总线传送到该单板进行，从而可实现自更新/自测试或者远程更新/远程测试，如图4所示。图中管理板与单板之间的通信总线可以有多种选择，但是根据ATCA的规范，管理板与节点板之间只有IPMB总线，而IPMB即为IIC总线，IIC总线的全速只有400Kb/s，在进行大量测试以及更新数据传送时这种速录一定会成为瓶颈。此为JTAG技术在ATCA中应用的一个不利因素。另外，基于PICMG R3.0标准衍生发展的PICMG AMC.0 Rx标准，使得AMC子卡的应用逐渐增多，AMC子卡的设计也越来越复杂多样，使用的JTAG设备也越来越多，而AMC标准仅提供一套JTAG接口，如果仅仅将AMC上所有JTAG如图3所示串成一条菊花链，随着器件的增加，菊花链中的BSC必然越来越多从而影响测试速度。这是JTAG技术在ATCA中应用的第三个不利因素。为实现在ATCA系统架构中，克服以上不利因素，应用SJTAG技术，实现各单板的所有JTAG设备包括AMC子卡及本地控制器的更新（包括PLD/FPGA/CPU/FLASH）或者测试（包括在位测试/简单管脚互连测试等/内建自测/管脚状态测试等测试项目），同时支持远程更新及测试流程下发。现采用如下的技术方案。如图5所示。

图5 ATCA的SJTAG测试结构图（3）AMC子卡如果JTAG设备较多，也可增加JTAG桥片，连接方式同普通业务单板相同；考虑到AMC子卡面积有限，很多情况下JTAG设备并不会很多，因此也可以直接将所有JTAG设备经过驱动后全部串成菊花链，不过各种设备在菊花链中的位置按照预先的规则要求进行排列。本文将SJTAG技术应用于ATCA架构中，根据ATCA架构的特点，将JTAG技术充分发挥，克服了普通ATCA测试/升级方法速度慢、风险大，存在测试/升级盲区，AMC子卡升级方式单一，主控板无法升级等缺点，将全框都纳入了可现场测试/升级的范畴。通过对AMC子卡升级方式的灵活改进，完善二级桥片和菊花链的兼容模式，不需要被测单板上任何处理器处于工作状态，甚至可以应用于出场大批量的升级和测试。