المسح الحدودي (JTAG)

1. التعريف: ما هو المسح الحدودي (JTAG)؟

المسح الحدودي (JTAG) هو تقنية تستخدم في تصميم الدوائر الرقمية، وهي تمثل معيارًا صناعيًا يتيح اختبار وصيانة الدوائر المتكاملة (IC) والأنظمة المعقدة. تم تطوير هذه التقنية في الأصل من قبل مجموعة من الشركات في أواخر الثمانينيات، وأصبحت معيارًا معتمدًا من قبل IEEE تحت الرقم 1149.1.

تتمثل أهمية المسح الحدودي (JTAG) في قدرته على تسهيل عمليات الاختبار والتحقق من صحة الدوائر المتكاملة دون الحاجة إلى الوصول الفعلي إلى نقاط الاختبار التقليدية. من خلال استخدام واجهة JTAG، يمكن للمهندسين اختبار الدوائر بشكل فعال، مما يقلل من تكاليف الإنتاج ويزيد من موثوقية المنتجات النهائية.

تتضمن الميزات التقنية لـ المسح الحدودي (JTAG) القدرة على التحكم في حالة الدوائر من خلال سلسلة من التعليمات، مما يسمح بإجراء فحوصات دقيقة على سلوك الدائرة. يتم ذلك من خلال استخدام سلسلة من السجلات، بما في ذلك سجل المسح الحدودي، والذي يتيح للمستخدمين الوصول إلى كل دارة داخل النظام. يتيح هذا النوع من الاختبار أيضًا إجراء عمليات برمجة للدوائر المتكاملة، مما يسهل تحديث البرمجيات أو تصحيح الأخطاء في الأنظمة المعقدة.

2. المكونات ومبادئ التشغيل

يتكون المسح الحدودي (JTAG) من مجموعة من المكونات الأساسية التي تعمل معًا لتحقيق أهداف الاختبار والتحقق. تشمل هذه المكونات:

1. واجهة JTAG: هي النقطة التي يتم من خلالها الاتصال بين جهاز الاختبار والدائرة المراد اختبارها. تتضمن هذه الواجهة أربعة أسلاك رئيسية: TCK (توقيت الساعة)، TMS (تحديد الحالة)، TDI (البيانات المدخلة)، وTDO (البيانات الخارجة).

2. سجل المسح الحدودي: هو مكون أساسي في نظام JTAG، حيث يقوم بتخزين البيانات المتعلقة بحالة الدائرة. يسمح هذا السجل بالتحكم في اختبارات الدائرة من خلال إدخال البيانات واستخراجها.

3. سجل التعليمات: يستخدم لتخزين التعليمات التي يتم إرسالها إلى الدائرة، مما يتيح تنفيذ عمليات مختلفة مثل الاختبار أو البرمجة.

4. سجل البيانات: يتيح نقل البيانات بين الدائرة وجهاز الاختبار، مما يسهل عملية الاختبار والتحقق.

تعمل هذه المكونات معًا من خلال بروتوكول محدد، حيث يتم إرسال التعليمات عبر TMS وTCK، بينما يتم إدخال البيانات عبر TDI واسترجاعها عبر TDO. يتم تنفيذ العمليات بشكل تسلسلي، مما يضمن دقة الاختبارات وسهولة تحديد الأعطال.

2.1 (اختياري) الأقسام الفرعية

2.1.1 مراحل التشغيل

تتضمن مراحل التشغيل الأساسية لنظام المسح الحدودي (JTAG) إعداد النظام، تنفيذ الاختبارات، ثم تحليل النتائج. تبدأ العملية بتحديد حالة النظام من خلال إرسال تعليمات عبر TMS، يليها إدخال البيانات عبر TDI. بعد ذلك، يتم تنفيذ الاختبارات، وأخيرًا يتم استرجاع البيانات من TDO لتحليل النتائج وتحديد أي مشكلات.

2.1.2 طرق التنفيذ

تتضمن طرق تنفيذ المسح الحدودي (JTAG) استخدام أدوات برمجية متخصصة، حيث يتم تصميم البرامج لتوليد التعليمات المناسبة وإدارة البيانات. يمكن استخدام هذه الأدوات في بيئات مختلفة، مثل بيئات التطوير المتكاملة (IDE) أو أنظمة الاختبار الآلي.

3. التقنيات ذات الصلة والمقارنة

عند مقارنة المسح الحدودي (JTAG) مع تقنيات الاختبار الأخرى، مثل Scan Chain وBoundary Scan Test، نجد أن لكل منها مزايا وعيوب خاصة بها.

المسح الحدودي (JTAG) يقدم مزايا كبيرة، مثل القدرة على اختبار الدوائر المعقدة دون الحاجة إلى نقاط اختبار فعلية، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في الأنظمة المتكاملة. ومع ذلك، قد يكون من الصعب تكوينه في بعض التطبيقات، ويتطلب معرفة تقنية متقدمة.

من ناحية أخرى، توفر تقنيات مثل Scan Chain طريقة بسيطة لاختبار الدوائر، لكنها قد تكون أقل فعالية في التعامل مع الأنظمة المعقدة. بينما توفر Boundary Scan Test مستوى عالٍ من الدقة، إلا أن تكلفتها قد تكون أعلى مقارنة بـ JTAG.

في العالم الحقيقي، يتم استخدام المسح الحدودي (JTAG) في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الهواتف الذكية، الحواسيب، والأجهزة الطبية، حيث تتطلب هذه التطبيقات موثوقية عالية واختبارات دقيقة.

4. المراجع

• IEEE Standards Association
• International Test Conference (ITC)
• Electronic Industries Alliance (EIA)
• Advanced Micro Devices (AMD)
• Texas Instruments (TI)

5. ملخص بجملة واحدة

المسح الحدودي (JTAG) هو تقنية اختبار متقدمة تتيح التحكم في الدوائر المتكاملة واختبارها بكفاءة، مما يعزز من موثوقية الأنظمة المعقدة.