SJTAG技术在ATCA体系的应用

背景技术

　　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

　　在ATCA架构的系统中，每个机框配备两块CMM（Chassis Management Module，机框管理模块），互为主备，如图1所示，每个CMM可单独管理机框内的所有单板，同时每个单板中都需要实现IPMC（Intelligent Platform Management Controller，智能平台管理控制器）的功能，IPMC主要完成ATCA单板或其他机框组件上各种关键硬件资源的监视、控制及管理，包括单板或模块的有效净荷部分状态检测、单板温度及电压检测、热插拔管理、FRU信息获取、告警管理、电源管理、复位状态、传感器及事件管理、日志管理、E-Keying（电子开关）管理等，同时要完成对AMC（Advanced Mezzanine Card，高级夹层子卡）子卡硬件地址、温度、电压、复位、热插拔和告警指示灯等的管理及事件记录，通过双冗余的IPMB（Intelligent Platform Management Bus，智能平台管理总线）总线与CMM通信，把各种事件及信息上报给CMM并接受CMM的管理和控制。

　　AMC子卡基于PICMG所提出的PICMG AMC.0 Rx规范，子卡在MMC（Module Management Controller，模块管理控制器）的管理下具有热插拔、告警指示、电压/温度监控、有效净荷状态监控、上/下电控制、地址识别、FRU信息读取等功能，MMC与IPMC之间通过IPMB-L总线相连进行通信。

图2 JTAG独立型连接图

　　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

　　SJTAG（System JTAG）技术基于已废弃的IEEE 1149.5协议的基础，SJTAG Group发展成系统级边界扫描标准，专注于系统层面的Test &Configuration，SJTAG能提供以背板互联为依托的一种多板甚至多框测试配置方案。

　　SJTAG技术应用的不利因素

　　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。

　　此外，这种通信方式要求位于节点板上的本地控制器（部分地方也称为BMC或者IPMC）处于工作状态，如果本地控制器没有工作，例如在工厂生产测试情况下或者本地控制器由于某种原因处于故障状态，也无法进行JTAG测试流程。此为JTAG技术在ATCA中应用的第二个不利因素。

图4 依赖本地控制器的JTAG测试结构图

　　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。

　　SJTAG技