边界扫描和PXI Express

如同开发PXI做为PCI扩展来满足测试测量界专门要求那样，PXI Express是基于PCI Express，为了该标准提供相应扩展。因为这种紧密关系，所以，PCI Express进一步改进也将适合于PXI Express。

PXI Express使得可在实时RF或视频处理中构建具有最高系统吞吐量的现代化测试系统。然而，其他测试测量应用在系统吞吐量方面也会受益。对于仅适合PCI Express领域的应用，现在借助PXI Express系统可以在PXI中实现。

　　边界扫描和PXI Express

定义为IEEE1149.1的边界扫描，是电子行业中一种重要的测试和调试接入方法，可以在不同硬件平台的测试系统中实现。某些边界扫描应用，如闪速器件的系统内编程、复杂存储器件的存储器群集测试和功能测试应用用边界扫描单元需要巨大的吞吐量。因此，测试仪器硬件平台必须提供合适的带宽，而串行总线系统(如最大480MB/S的USB)和并行平台(如127MB/S的PCI)不能满足要求。

PXI Express组合了具有专用测试能力模块平台的优点，但不适合具有PCI Express总线高性能带宽的PC基环境。这能构建紧凑强有力而又灵活的测试系统，把具有嵌入式测试接入功能测试设备的边界扫描诊断能力结合起来。PXI Express环境中的集成功能测试和边界扫描接入使新的测试调试和仿真应用成为可能。

在PXI基测试设备中，实现边界扫描已有很多年了。PXI Express带宽的好处为边界扫描应用提供的实际速度改进取决于边界扫描控制器性能、边界扫描应用类型和在UUT被测单元上的边界扫描资源。

PXI Express基边界扫描控制器可以用此带宽。由于PXI和PXI Express之间的软件兼容性，更新PXI系统到PXI Express基测试系统应该是容易的。

　　应用实例

一个UUT实例是：板设计包含6个边界扫描器件、2个SDRAM器件、4个DDR2 SDRAM器件、2个闪速EEPROM(16×2Mb)、几个缓冲器和简单的逻辑门以及各种无源元件(见表1)。在分析中，观察闪速器件的系统内编程。

表1 UUT实例

注BSR：边界扫描寄存器

假若所有边界扫描依从器件都连接在一个扫描链路，则链路中总边界扫描单元数是4929。最高测试时钟(TCK)频率是10MHz。链路中的最慢器件，决定最高TCK频率。若扫描链路不是很好设计，则最高TCK会比较低的。

根据这些数值，经过边界扫描链路的移位时间大约为493?S，这忽略任何软件或硬件开销。以这样长的移位时间，在边界扫描I/O引脚处的最大采样或更新率大约为2KHz。改善I/O引脚处吞吐量的唯一办法是在旁路模式中连接一些器件来缩短边界扫描链路。

UUT中的闪速器件，在边界扫描链路中编程一个字需要6个移位周期。UUT32MB闪存器件，编程为16位字需要2,048,000编程周期。

假设在一个独立的扫描链路中，只有DSP和CPU需要处于测试模式、其他4个器件是在旁路模式，每个移位周期传输的位数是10726(302+769)，而最高TCK频率是20MHz。每个向量的移位时间应是53.6?S，总移位时间658.64s:

tsniftT=53.6?S×6×2048000=658.64S

传输的数据总量应是13Gb：

DATAtransmit=1072bit×6×2048000=13，172，736，000b

此数据量将对闪速编程应用的的执行时间开销产生很大的影响。

PCI和PXI具有127MB/S或接近1Gb/s带宽。实际上，有时传输32b需要一个PCI周期以上的时间，所以，有效的吞吐量应该小于1Gb/s。虽然如此，数据传输开销应该仅仅是所需移位时间的2%左右：

tPCItransmit=12Gb/1Gb/s=13s

overheadPCI=13×100%/658.64=2%

PCI Express和PXI Express具有2.5Gb/s带宽(X1链路时)。实际上，边界扫描向量的有效传输带宽应大于2Gb/s。这意味着与PCI/PXI相比带宽改善100%，使移位时间开销仅为1%左右。

对于较快的TCK，此开销变得显著。例如，对于100MHz的TCK，在主总线上的数据传输对应PCI/PXI和PCI Express/PXI Express应分别为10%和5%。

在主总线上，一个字节往往传输一个TCK周期。从测试仪软件到UUT传输一个TCK周期所需的实际数据量取决于边界扫描控制器的实现。这意味着32b PCI周期不能传输32个TCK，仅为4个TCK，这使吞吐量显著地降低到130Mb/s。

对于具有20MHz UUT TCK的PCI，使数据传输开销大约为16%。对于X1 PXI Express链路，在类似的方法中，其开销大约为8%。

另外，考虑PCI对于一个读周期需要2~10个时钟传输一个写周期，在PCI基测试系统中，数据传输开销在UUT大约为移位时间的4%~20%。此影响仅适合于PCI信令，不适合PCI Express。

实际上，PCI的实际数据传输开销与UUT移位时间相比为64%和320%之间，而对该实例的PC

I Express X1链路大约为8%。这样，在实现中，主总线带宽对数据敏感