EXAMENSARBETE INOM MASKINTEKNIK, högskoleingenjör 15 hp
SÖDERTÄLJE, SVERIGE 2020
Utvärdering av JTAG
Boundary scan som
testmetod vid
temperaturchocker
Robin Bergman, inriktning mekatronik och
robotik
Johan Nilsson, inriktning säkerhet och ledning
av avancerade system
SKOLAN FÖR INDUSTRIELL TEKNIK OCH MANAGEMENT INSTITUTIONEN FÖR HÅLLBAR PRODUKTIONSUTVECKLING
Utvärdering av JTAG Boundary scan som
testmetod vid temperaturchocker
av
Robin Bergman
Johan Nilsson
Examensarbete TRITA-ITM-EX 2020:x491
KTH Industriell teknik och management
Hållbar produktionsutveckling
Kvarnbergagatan 12, 151 81 Södertälje
Examensarbete TRITA-ITM-EX 2020:491
Utvärdering av JTAG Boundary scan som
testmetod vid temperaturchocker
Robin Bergman
Johan Nilsson
Godkänt
2020-09-02
Examinator KTH
Claes Hansson
Handledare KTH
Lars Johansson
Uppdragsgivare
Scania CV AB
Företagskontakt/handledare
Johan Wernersson
Sammanfattning
Rapporten beskriver ett examensarbete som har genomförts hos Scania R&D. Målet har
varit att testa om det är möjligt att använda JTAG för kontroll av Ball Grid Array på
komponenter som sitter på kretskort. Vanliga mätmetoder kan inte användas med mindre
än att man separerar komponenten från kretskortet. Det som framkommer är att JTAG kan
användas för att kontrollera Ball Grid Array samtidigt som kretskortet finns i ett så kallat
temperaturchockskåp (som används för att testa hur utrustning och komponenter reagerar
vid snabba temperaturändringar). Svårigheten består att den flatkabel som för över
signaler mellan dator och kretskort är så lång att arrangemanget blir störningskänsligt.
Detta kan lösas med en Extender som förstärker signalen så att kabeln kan vara längre än
0,5 meter. Resultat visar att JTAG kan användas med kretskort som befinner sig i
temperaturchockskåpet.
Målet har även varit att utveckla en kontrollmetod för att kontrollera att det kretskort som
levereras till Scania uppfyller kraven i ISO 26262. För att kunna kontrollera om en
leverantör uppfyller ISO 26262 behövs dokumentation som verifierar att produkten
utvecklats i enlighet med ISO 26262. I ISO standarden finns det tolv delar som beskriver
kraven på produkten. I rapporten har fokus lagts på delen som handlar om hårdvara. Ingen
kontrollmetod har kunnat utvecklats då ISO standarden var mer omfattade än väntat.
Nyckelord
JTAG boundary scan, temperaturchock, temperaturchockscykler, ISO 26262, ball grid array, pcb,
inbyggda system, cpu, cpld, mcu
Bachelor of Science Thesis
TRITA-ITM-EX 2020:491
Evaluation of JTAG Boundary scan as test
method for temperature shocks
Robin Bergman
Johan Nilsson
Approved
2020-09-03
Examiner KTH
Claes Hansson
Supervisor KTH
Lars Johansson
Commissioner
Scania CV AB
Contact person at company
Johan Wernersson
Abstract
The report describes a degree project that has been completed at Scania R&D. The goal has
been to test whether it is possible to use JTAG to control the Ball Grid Array on components
that are on circuit boards. Ordinary measurement methods cannot be used unless you
separate the component from the circuit board. What emerges is that JTAG can be used to
control the Ball Grid Array while the circuit board is in a so-called temperature shock
cabinet (which is used to test how equipment and components respond to rapid
temperature changes). The difficulty is that the flat cable that transmits signals between
computer and circuit board is so long that the arrangement becomes sensitive to
interference. This can be solved with an Extender that amplifies the signal so that the cable
can be longer than 0.5 meters. Results show that JTAG can be used with circuit boards
located in the temperature shock cabinet.
The goal has also been to develop a control method to verify that the circuit board supplied
to Scania meets the requirements of ISO 26262. To be able to check if a supplier complies
with ISO 26262, documentation is required that verifies that the product has been
developed in accordance with ISO 26262. The ISO standard there are twelve parts that
describe the requirements of the product. The report has focused on the section on
hardware. No control method has been developed since the ISO standard was more
comprehensive than expected.
Key-words
jtag boundary scan, temperature shock cycle, iso 26262, ball grid array, pcb, embedded system,
cpu, cpld, mcu
Förord
Det här examensarbete har genomförts av Robin Bergman och Johan Nilsson. Vi studerar maskinteknik på KTH Södertälje, med två olika inriktningar: Robin läser högskoleingenjör med inriktning mekatronik och robotik och Johan läser samma utbildning men med inriktning säkerhet och ledning av avancerade system. Vi vill tacka Scania med Henrik Persson och Johan Wernersson som tagit emot oss under Covid19 pandemin och väglett oss.
Vi vill tacka Joakim Lang på XJTAG som lånade ut utrustning och hjälpt oss med problem som uppstått under arbetet. Vi vill också tacka vår handledare Lars Johansson på KTH som har stöttat och väglett oss under examensarbetet.
Robin Bergman och Johan Nilsson 2020-07-06
Begrepp och ordlista
BGA Ball Grid Array BS Boundary Scan
CPLD Complex programmable logic device CPU Central Processing Unit
DFT Design for Testability ECU Electronic Control Unit IC Integrerad krets
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ISO International Organization for Standardization JTAG Joint test action group
KTH Kungliga Tekniska Högskolan TAP Test Access Port
TCK Test Clock TDI Test Data In TDO Test Data Out TMS Test Mode Select TRST Test Reset
Innehåll
1 Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.1.1 Ball Grid Array ... 1
1.1.2 JTAG ... 1
1.2 Problemformulering ... 2
1.3 Målformulering ... 2
1.4 Avgränsningar ... 3
1.5 Lösningsmetoder ... 3
2 Teoretiskt ramverk ... 4
2.1 Joint Test Action Group ... 4
2.2 BSDL (Boundary Scan Description Language) ... 5
2.3 ISO standard ... 6
3 Genomförande ... 8
3.1 Utrustning ... 8
3.1.1 Temperaturchockskåpet ... 8
3.2 Utveckling av metod JTAG ... 8
3.2.1 Konfigurera demokortet ... 9
3.2.2 Konfigurera utvecklingskortet ... 17
3.2.3 Konfigurera Scaniakortet ... 18
3.3 Simulerade fel ... 19
3.4 Test temperaturchockscykler... 19
3.5 Utveckling av ISO metod ... 21
3.6 Temperaturchocktest ... 22
4 Resultat och analys ... 23
4.1 En överblick av resultatet ... 23
4.2 Test temperaturchockscykler... 23
4.3 Ingående funktioner och komponenter ... 25
4.4 ISO-standarden 26262 ... 28
5 Diskussion ... 29
5.1 Resultatdiskussion ... 29
5.2 Osäkerhetsfaktorer ... 29
6 Slutsats ... 30
6.1 Slutsats ... 30
6.2 Framtida rekommendationer ... 30
Referenser ... 31
Appendix ... 32
Konfigurera demokort utan nätlista ... 32
2020-07-01
1
1 Inledning
I det inledande kapitlet ges en bakgrund till uppgiften och en beskrivning av vissa nyckelbegrepp och metoder för att skapa en helhetsbild av två centrala delar i rapporten. Kapitlet innehåller
målformuleringen, avgränsningar och avslutas med att presentera valda lösningsmetoder.
1.1 Bakgrund
Scania CV AB är ett företag som förutom att tillverka lastbilar, bussar och motorer, levererar transportlösningar. Vid utveckling av lastbilar hos Scania genomförs tester för att kontrollera lastbilarnas tillförlitlighet, säkerhet och förväntad livslängd. Precis som andra komponenter behöver kretskort provas för att kontrollera att de uppfyller kraven.
Olika lödmetoder används på kretskorten, beroende på komponent. En metod att löda fast
komponenterna är Ball Grid Array (BGA). En BGA består av små kulor som utgör kontaktpunkter för de komponenter som skall påmonteras. Kulorna är som sagt små och det är svårt att undersöka om de är skadade eller hela. Genom att röntga eller använda ultraljud kan kontaktpunkterna undersökas, men dessa metoder är kostsamma och levererar resultat först efter testet. Scania vill ha en löpande
kontrollmetod som under testets genomförande indikerar om BGA fungerar. Vid testet stängs kretskortet in i ett klimatskåp som snabbt kan växla mellan höga och låga temperaturer.
I nuläget saknar Scania en metod för att undersöka om BGA-lödningen är hel eller inte. Det som eftersträvas är en metod som kan kontrollera detta och ange när felet uppstod. Scanias leverantörer av kretskort följer ISO – 26262, en ISO standard som ursprungligen skapades för fordon med en vikt upp till 3500kg. Det Scania söker är en metod att kontrollera att ISO – 26262 är uppfylld för att säkerställa att Scania kan leverera enligt sina egna krav.
1.1.1 Ball Grid Array
Ball Grid Array (BGA) är en ytmonterad kapsling för att koppla ihop integrerande kretsar med kretskortet. BGA har ett kontaktnät på undersidan av komponenten som kontakt till kretskortet. Det gör det möjligt att ha flera kontakter än det vanliga med två till fyra rader runt komponenten. Det skapar dock svårigheter med att löda och testa kontakterna. Se Figur 1.
Figur 1: Exempel på BGA lödningar under en processor (Interconnect Systems, 2020)
Som bilden visar är det de små ”kulorna” som löds fast på kretskortet. Fördelarna med BGA är att
”kulorna” kan placeras på ett större avstånd från varandra och vara flera än om de skulle ha suttit längs komponentens kanter.
1.1.2 JTAG
Under 80-talet började elektriska komponenter bli mer avancerade. Det som började utvecklas var DFT (Design For Testability) som innebar att utvecklarna byggde in funktioner för att kunna testa
utrustningen. Detta berodde på den ökade komplexiteten som ledde till svårigheter att testa
2020-07-01
2
komponenterna. Tre olika metoder/standarder utvecklades i syfte att förenkla testningen. De tre olika förslagen var: VHSIC ETM-BUS, JTAG ”Boundary-Scan Architecture Standard Proposal” och IEEE P1149 Testability Bus. Dessa tre har kombinerats till en standard: en standardiserad Boundary Scan (BS) och en standardiserad testport (Richards, 1988).
Under slutet av 80-talet och början av 90-talet utvecklades BS för användning på olika producenters kretskort. Målet är att ha ett gemensamt språk, BSDL, som ska användas på samma sätt för alla producenter. I början av 90-talet var JTAG/BS något som var relativt sällsynt på kretskort. Systemet är fortfarande under utveckling och dyrt att implementera på kretskort. Därför implementeras BS inte alltid när kretskort konstrueras och produceras, för att spara på kostnaderna. Trots att det kostar att implementera BS är fördelarna större än kostnaden, och dess implementering leder utvecklingen av standarden IEEE std. 1149 framåt (Robinson, 1994).
I takt med utvecklingen av BS/JTAG ökade antalet IC (integrerade kretsar) som hade implementerat BS på sina kretsar. Det ökade möjligheten att använda JTAG i kommersiellt syfte. I början av 2000- talet hade fler IC-kretsar försetts med BS, vilket möjliggjorde tester tidigt under utvecklingsprocessen av BGA. Allteftersom BS fick ökat genomslag kunde JTAG användas för att kontrollera IC som färdigtillverkats. Detta ledde till en ökad kvalitet hos leverantören då fel kunde upptäckas i tid.
Testprocedurens enkelhet var en fördel. Det enda som behövs är en PC och debugging utrustning för att använda JTAG (Dellecker, 2001).
1.2 Problemformulering
Elektroniska styrenheter som används i fordon har oftast en typ av kapsel, som exempelvis kan vara ett metalhölje, runt kretskortet (1.2Figur 2) för att integrera kretsar som i det här fallet är försedda med BGA. Det kan även uppstå problem med lödningen till följd av vibrationerna från lastbilen. För att kontrollera att lödningarna inte har några sprickor kan de undersökas med ultraljud eller röntgen. Det är en kostsam metod som dessutom har nackdelen att inte ge någon realtidkontroll. Istället vill Scania undersöka om sprickor kan detekteras genom att använda JTAG.
Figur 2: Exempel på kapsel, i detta fall en styrenhet. (Autoline, 2020) 1.3 Målformulering
Målet är att med JTAG utveckla en metod som kan användas till kontroll av kretskort. Målet är också att ta fram en metod att kontrollera att ISO standarden 26262 är uppfylld av leverantörer till Scania.
2020-07-01
3
1.4 Avgränsningar
Studien kommer endast inriktas på att undersöka möjligheterna att med hjälp av JTAG upptäcka fel i BGA. Studien kommer inte ta hänsyn till varför sprickor uppstår i lödningarna eller vilka åtgärder som är lämpliga att vidta.
1.5 Lösningsmetoder
Det kommer genomföras en litteraturstudie för att öka kunskaperna om BGA och JTAG. Samtal kommer att föras med personer på Scania som är experter inom angränsade områden. De kvantitativa undersökningarna kommer att bestå av datainsamling i samband med testning av JTAG. Testresultaten kommer att indikera om målen uppfylls. Tester kommer att utföras i labbmiljö och kretskorten
kommer utsättas för verkliga temperaturförändringar för att undersöka om JTAG kan kombineras med temperaturchockskåpet. För att kunna bekräfta att mätningen avslöjar defekter skulle ett trasig kort behövas, men det finns inte tillgängligt.
Litteraturstudierna kommer ligga till grund för projekts genomförande och utformande av metod. Det kommer genomföras litteraturstudier om BGA och JTAG samt om ISO – 26262. Förutom tryckta källor såsom böcker och vetenskapliga artiklar kommer även material som publicerats online att användas.
Olika företag som tillhandahåller JTAG utrustning kommer också användas för att inhämta
information. För säkra överensstämmelsen med ISO – 26262, kommer ISO-kunnig Scania personal att intervjuas. Eftersom kontrollmetoden skall användas i Scanias organisation, kommer vi undersöka hur andra avdelningar använder sig av ISO – 26262. Intervjuerna kommer att ligga till grund för den metod som tas fram och presenteras som resultat av denna rapport.
Testerna kommer att utvärdera möjligheten att kombinera JTAG med temperaturchockskåpet. För att resultatet ska bli tydligt kommer en tabell skapas. Tabellen kommer att bestå av kriterier som tydliggör möjligheterna och begränsningarna med att kombinera JTAG med temperaturchockskåpet.
2020-07-01
4
2 Teoretiskt ramverk
Här presenteras en grundligare beskrivning av JTAG och dess utveckling, och exempel på vad JTAG kan användas till. ISO standarden 26262 presenteras jämte en diskussion om komplexiteten med att arbeta med ISO.
2.1 Joint Test Action Group
Joint Test Action Group (JTAG) bildades på 80-talet för att utveckla en specifikation för BS. På 1990- talet blev det en standard för BS: IEEE Std. 1149. Senare utvecklades standarden till 1149.1a som därefter blev 1149.1b när automatiserade tester utvecklades. Under de år som JTAG har använts har användningsområdena utvidgats, vilket i sin tur lett till att standaren 1149 har utökats. Med JTAG är det möjligt koppla upp sig till en processor för att ladda upp eller ändra programvaran. JTAG kan också användas för att felsöka kontakten mellan processorn och kretskortet. Numera används JTAG från utvecklingen av en produkt till underhåll av färdiga produkter.
På (till exempel) en processor kan tillverkaren välja att lägga till BS på chipet. Om BS inte läggs till vid tillverkningen kommer JTAG inte kunna användas. BS fungerar genom att det finns en insignal (TDI) som skickar data genom kretsen. Insignalen kommer från JTAG emulatorn, en hårdvara som kan kommunicera med BS. En signalsekvens skickas igenom samtliga kontaktpunkter på chipet och sedan ut genom utsignalen (TDO) till JTAG emulatorn (Figur 3). Genom att JTAG emulatorn styr om det är ettor eller nollor som skickas kan man verifiera om kontakten mellan lödkulorna och kretskortet är god nog. TCK som är en klocksignal används för att synkronisera JTAG emulatorn. TMS är en signal som samplas genom positiv flank hos TCK, vilket utlöser nästa signal. Dessa fyra (TDI, TDO, TCK och TMS) signaler behövs för att kunna använda JTAG se Figur 4 (XJTAG, 2020).
Figur 3: Förenklad bild på boundary scan i en IC (Triacon, 2020).
Det finns risker med JTAG eftersom systemet öppnar upp en länk till hårdvarans programmering.
Genom att det finns en JTAG accessport kan en obehörig person få tillgång till processorns
programmering. Via åtkomst till hårdvaran kan skadliga program laddas in eller ändringar göras av nuvarande program. Det finns skydd som hindrar obehöriga från att få access till JTAG funktionerna.
Skyddet kan delas upp i fysisk säkerhet och mjukvara säkerhet/skydd. Det fysiska skyddet/säkerheten handlar om att skydda JTAG porten från att obehöriga kopplar in sig på den. Det kan ske genom att porten är placerad så att den hålls låst. Man kan också placera den så att den inte sitter synlig eller lätt tillgänglig. Det andra skyddet/säkerheten handlar om att en obehörig användare som lyckats koppla in sig på JTAG porten inte ska få access till mjukvaran. Detta kan lösas genom att kräva lösenord för inloggning. Ett annat alternativ är att förstöra accessmöjligheten efter produktion, när man är färdig med att använda JTAG. Därmed förstörs accessmöjligheten så att den inte kan användas igen.
Fördelarna med denna metod är att säkerheten ökar och stänger möjligheten för obehöriga att använda
2020-07-01
5
JTAG för illdåd. Nackdelen är att om JTAG skulle behövas för underhåll, t.e.x. uppdatering eller omprogrammering, så är det inte möjligt. Då krävs ett nytt sätt att kunna underhålla enheten.
2.2 BSDL (Boundary Scan Description Language)
(Harry Bleeker, 1993) En så kallad BSDL-fil beskriver hur processorns boundary scan är uppbyggd.
Den informerar exempelvis om vilka portar som är utgångar, ingångar, matning och jord. Den beskriver även hur processorn ser ut fysiskt, vilket gör det möjligt att se var portarna sitter och vilken beteckning de har. Processorns beteckning är viktig, för med den kan BDSL-filen sökas hos
leverantören. Med den filen är det sedan möjligt att koppla in sig på processorn medhjälp av JTAG. På kretskortet finns en Test Access Port (TAP), och på den finns ett antal pinnar, se Figur 4. Dessa pinnar kan konfigureras som användaren vill. Endast matning och de pinnar som utgör fysisk jord kan inte konfigureras om.
Figur 4: Exempel på en 20 pin Test Action Port (TAP) (Electrokit, 2020)
2020-07-01
6
2.3 ISO standard
International Organization for Standardization bildades 1946 i London där 25 länder deltog och 1947 var ISO officiellt bildat. Den första ISO–standarden kom 1951 ”ISO/R 1:1951 Standard reference temperature for industrial length measurements” denna standard finns kvar och har uppdaterats under åren. ISO kommer från grekiska isos som betyder lika. (International Organization for Standardization, 2020) ISO-standarden utvecklas genom att representanter från Sveriges Standardiseringskommitté (SIS), och de europeiska motsvarigheterna i övriga länder som är medlemmar i ISO, bidrar till att utveckla ISO–standarderna.
Det finns ett stort antal ISO standarder som används för att kvalitetssäkra fordon som tillverkas och utvecklas. En ISO standard är en internationell standard som flera länder följer. Detta är en fördel då företag handlar av varandra, att kunderna kan vara säkra på att en viss kvalitet är uppfylld. Den standard som används för fordons elektriska komponenter är ISO-26262, som är uppdelad i tolv olika delar, där var och en avhandlar olika aspekter av elektriska komponenter. ISO-26262 togs först fram till fordon som vägde upp till 3500 kg. De tolv delarna som ISO-26262 avhandlar är terminologi, hårdvara, mjukvara, tester, funktionssäkerhet, produktutveckling på systemnivå och mjukvarunivå. De olika delarna avhandlar hur utvecklingen ska ske för att följa ISO.
Nedan ges en kort beskrivning av varje del inom ISO 26262 (ISO / SIS, 2018):
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 1: Terminologi
o Denna del förklarar terminologin som används i ISO 26262 dokumentation. Det finns databaser där en standardiserad terminologi finns registrerad. (ISO / SIS, 2018)
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 2: Ledning och hantering av funktionssäkerhet
o Krav inom ledning för säkerhetsfunktioner inom projektet.
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 3: Konceptfas
o Specificerar hur det produktens ska definieras. Hur riskanalys ska genomföras samt funktionssäkerhets koncept. (ISO / SIS, 2018)
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 4: Produktutveckling på systemnivå
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 5: Produktutveckling på hårdvarunivå o Specificerar krav på produktens utveckling på hårdvarunivå där sex punkter ingår:
Allmänna ämnen som ska vara med i den inledande utvecklingen på hårdvara
Säkerhetskrav för hårdvara
Design av hårdvara
Utvärdering av hårdvarans arkitektoniska mätvärden
Utvärdering av säkerhetmålen kopplat till slumpmässiga fel
2020-07-01
7
Integrering och verifikation av hårdvara
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 6: Produktutveckling på mjukvarunivå
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 7: Tillverkning och användning
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 8: Stödprocesser
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 9: ASIL-orienterade och säkerhetsorienterade analyser
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 10: Riktlinjer för ISO 26262
o Detta dokument ger en överblick över ISO 26262s standarder och fler förklaringar.
Syftet är att skapa en bättre förståelse för övriga delar av ISO 26262. Dokumentet har en informativ karaktär.
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 11: Tillämpning för halvledare
• Funktionssäkerhet i el- och elektroniksystem - Del 12: Anpassning för motorcyklar
För ISO 26262 kan företag A certifiera sig via ett annat företag B, som har fått rättighet att utfärda certifikat som bevis att företag A följer ISO 26262. Detta innebär att företag B inspekterar företaget A:s utvecklingsprocess och verifierar att det följer ISO 26262. Företag B, som utfärdar certifikat för ISO 26262, kan hjälpa andra företag att utveckla sitt arbete för att uppnå kraven för certifiering. Genom certifiering blir ett företag A kvalitetsgranskat och därmed försäkra kunderna att det följer ISO 26262.
Företag B som ska certifiera andra företag ackrediteras av ländernas egna institut som exempel HORIBA-MIRA som är ackrediterad av United Kingdom Accreditation Service (United Kingdom Accreditation Service, 2020).
2020-07-01
8
3 Genomförande
I detta kapitel presenteras först utrustningen, dels den som har lånats in och den utrustning som Scania tillhandahåller eller använder. Därefter kommer utvecklingen av JTAG användande att beskrivas och därefter beskrivs ISO undersökningen.
3.1 Utrustning
Den utrustning som behövs är en enhet som kan använda boundary scan och JTAG. Två alternativa utrustningar har jämförts, det ena från företaget är Corelis och det andra från XJTAG. Funktioner och inköpspriser jämfördes. XJTAG har en utvärderingsperiod som är gratis i 30 dagar. Det var en stor fördel och dessutom ingick ett demokort med detaljerade manualer som beskrev hur kortet skulle konfigureras.
I XJTAG utrustningen som lånades följde följande med: Demo-kretskort, XJLink2, 15 cm lång flatkabel för att koppla ihop tidigare nämnda enheter, program för att skapa tester, köra tester och logga tester samt full support från XJTAG. Det tillverkades en 160 cm lång flatkabel, då den 15 cm långa kabeln var för kort.
3.1.1 Temperaturchockskåpet
"Temperaturchockskåpet" används till att utsätta utrustning för hastiga temperaturändringar. Skåpet består av en varm och en kall kammare. Utrustningen riggas i den varma kammaren. Därefter startar testledaren antingen ett förutbestämt test som finns programmerat på en dator eller skriver ett nytt program med ett önskat testscenario.
Temperaturchockskåp ska inte förväxlas med temperaturskåp. Temperaturskåp har inte den hastiga temperaturövergången som temperaturchockskåpet har.
3.2 Utveckling av metod JTAG
För att använda JTAG boundary scan behövs dels ett kopplingsschema över JTAG-delen på kretskortet med information om vilka stift som används för TDO, TDI, TMS, och GND, dels en BSDL-fil för den integrerande kretsen. Filen, som går att få från tillverkaren, beskriver boundary scan registret i den integrerande kretsen, både utformningen och logiken. Boundary scan registret kan sättas i olika lägen.
I det här arbetet används förenklat två lägen: det ena läget läser, det andra skriver på boundary scan registercellerna.
2020-07-01
9
3.2.1 Konfigurera demokortet
Avsnittet visar i detalj hur man konfigurera demokortet i XJDeveloper och hur testtäckningen påverkas av att en komponent inte blivit kategoriserad (XJTAG, 2020).
Figur 5, Lägg till kort i XJDeveloper.
Lägg in nätlista, helst OBD++ och kopplingsschema.
Figur 6: Ange rubrik för varje kolumn.
2020-07-01
10 Figur 7: Förhandstitt på hur data kommer bli importerad.
Konfigurera nätlista med styckelista (BOM). Markera reference och tryck next, sedan finish. Nu är beskrivning och värdena på komponenterna inlagda.
Figur 8: Fliken Power/Ground i XJDeveloper
Under fliken Power/Ground nets i Figur 8 finns en ruta på föreslagna power nets och ground nets.
Tilldela föreslagna nät power net och ground net.
2020-07-01
11 Figur 9: Fliken JTAG Chain i XJDeveloper.
Tryck suggest chain i Figur 9 så läser programmet av nätlistan och stycklistan för att föreslå en JTAG kedja. Lägg in de BSDL-filerna som ska användas.
Figur 10: Föreslagna JTAG-kedjan.
Figur 10 visar JTAG-kedjan, CN1 är Kontakten som är ansluten till XJTAG-utrustningen 5 är TDI och 13 TDO.
2020-07-01
12 Figur 11: Fliken JTAG Chain med en konfigurerad kedja.
I Figur 11 kan man se JTAG-kedja konfigurerad med två IC-kretsar IC1(CPLD(Xilinx)) och IC2(CPU(Texas Instruments)).
Figur 12: Fliken Pin mapping i XJDeveloper
Figur 13: Demokortets kopplingsschema över pinnarna i JTAG-kontakten.
Den konfigurerade pin mappingen i Figur 12. Kopplingsschemat i Figur 13 har anvisningar på hur JTAG-kontakten är kopplad. Det som nödvändigt är +3,3 v, XilTDI, TMS, TCK, CTDO och GND.
2020-07-01
13 Figur 14: Sammanfattning testtäckningen när logiska kretsen inte är kategoriserad.
Nu går det att köra connection test men testet kommer inte täcka så stor del av kortet. Av 422 nät är 277 nät inte testade på något sätt, se Figur 14. Det beror på att komponenterna saknar JTAG-stöd som inte är kategoriserade ännu.
Figur 15: Fliken Categorise Devices i XJDeveloper
Figur 16: Kondensatorer som är föreslagna att ignoreras under fliken Categorise Devices.
Under fliken Categorise Devices i Figur 15 finns en lista på komponenter som inte är kategoriserade.
Bland de finns kondensatorerna se Figur 16, till vilka vi ansätter "ignorera". Kontakter som CH1, CH2, CH3 ansätts också till att ignorera då de inte kommer ge någon feedback-signal.
2020-07-01
14 Figur 17: Verktyget Assign under fliken Categorise Devices i XJDeveloper.
Knappen Assign tar upp en lista Figur 17 på alla komponenter som inte är kategoriserade och föreslår komponenternas kategori, definition och konfiguration. Kategori avgör vad som ska göras med
komponenten. Det kan vara test, logik, passive eller ignorera. Definition är komponentens egenskaper.
Antingen finns komponenten i XJTAGs bibliotek eller så får man skapa nya komponenter till
biblioteket. Konfiguration är komponentens package, det vill säga hur komponenten ser ut utvändigt.
Informationen om integrerade kretsarnas package hittas i respektive datablad.
2020-07-01
15 Figur 18: Bibliotek över konfigurationer för IC.
Enligt manualen (XJTAG, 2020) för demokortet så ska definitionen för IC3 vara AMD flash 48-pin TSOP 4MB x8, se Figur 18.
Figur 19: Verktyg för att lägga in byglar under fliken Connections
JP1 är en stiftlist där det sitter byglar för att skapa olika felscenarier. JP1 ansätts som passiv komponent. Det sitter byglar på vissa av stiften, och det skall anges mellan vilka stift byglarna skall sitta, se Figur 19.
2020-07-01
16 Figur 20: Sammanfattning testtäckningen när logiska kretsen är kategoriserad.
När komponenterna blivit kategoriserade är 51 av422 nät otestade, se Figur 20.
Figur 21: En layoutbild på Figur 20: Sammanfattning testtäckningen när logiska kretsen är kategoriserad.
Tabell 1: Färgernas beteckning i Figur 21.
Blå Testade nät Gul Jord eller matning Röd Otestade nät
2020-07-01
17
3.2.2 Konfigurera utvecklingskortet
Utvecklingskortet är en kombination av ett moderkort och ett dotterkort. Kombinationen används vid utveckling av MCU (Microcontrol unit). Moderkortets matar dotterkortet med spänning och består med mätpunkter. Det är ett färdigt system som IC-tillverkaren säljer. IC-tillverkaren kunde tillhandahålla BSDL-fil och nätlista i OBD++ format för dotterkortet. JTAG-anslutningen på
dotterkortet har färre pinnar i sin flatkabel, det gjorde att en flatkabel fick modifieras enligt Figur 22.
Figur 22: övergång från 20 pinkontakt till 14 pinkontakt
Kortet kopplades upp mot XJTAG developer. Ett nytt projekt startades, nätlista, BSDL-fil och kopplingsschema importerades. Pinmapping, näten, JTAG-kedjan konfigurerades enligt
programvarans förslag. Komponenter kategoriserades enligt programvarans förslag även de två aktiva komponenterna som är utanför JTAG-kedjan. De två sistnämnda komponenterna blev kategoriserade som logiska komponenter. Sanningstabell blev föreslaget av programmet, den föreslagna
sanningstabellen kontrollerades aldrig om den stämde överens med logikkretsens sanningstabell.
Några komponenter kunde mjukvaran inte föreslå kategori för. De kategoriserades som "ignorera".
Figur 23: MCU testtäckning
2020-07-01
18 Figur 24: Sammanfattning över dotterkortets testtäckning
Testtäckningen Figur 24 visar att 31,8 % är testade pins 25,9 % är otestade och strömförsörjning är 42,3 %. Anmärkningsvärt är att det bara är 2 pins (0,1 %) som är testade för avbrott. Överblick över testtäckningen går att få i Figur 23.
3.2.3 Konfigurera Scaniakortet
Scaniakortet som konfigurerades är en prototyp. JTAG-anslutningen på det här kortet var även den annorlunda. Scaniakortet har 0,6 mm mellan kontaktens stift, medan XJTAG har 1,27 mm mellan stiften. Kontakterna var dessutom spegelvända i förhållande till varandra. Även här var vi tvungna att bygga en adapter. Kontakt togs med IC-tillverkaren för att få BSDL-filer till Scaniakortets MCU. De tillhandahöll några filer, men ingen av dem fungerade, då de inte hade korrekt IDCODE. IDCODE ändrades i BSDL-filen så att den stämde överens med den MCU som sitter på Scaniakortet. Då accepterades BSDL-filen men ännu ett fel uppstod (Figur 25).
Figur 25: Felmeddelande BSDL-fil
2020-07-01
19
3.3 Simulerade fel
Demokortet har stift som kan byglas för att simulera fel. Figur 27 visar vilka simulerade fel som gjorts (utom logic connection). Alla dessa visade att kortet hade stött på ett fel. Figur 26 visar ett exempel på hur ett felmeddelande kan se ut.
Figur 26: Nätet A11 har problem med pull-resistor
Figur 27: Upptäckbara fel
3.4 Test temperaturchockscykler
Testerna gjordes på demokortet från XJTAG. Temperchockstesterna gick mellan 40 °C och -10 °C.
Test 1
Testet utfördes med TCK 100 Khz i övrigt var alla värden förinställda. Kammaren var inställd på 10 minuter i varje kammare den 27 maj 2020.
Test 2
TCK frekvensen ändrades från 100 Khz till 10 Khz vilket är den lägsta utrustningen klarar av.
Kammaren var inställd på 10 minuter i varje kammare den 27 maj 2020.
Test 3
För att minska störningar så ändrades slew rate till TDI fast, TMS slow, TCK fast men med samma frekvens 100 Khz. 10 minuter per kammare. Proceduren var inställd på 10 minuter i varje kammare den 28 maj 2020.
2020-07-01
20 Figur 28: Fliken Pin mapping i XJDeveloper, inställningarna för test 1-3.
Test 4
I ett ytterligare försök att minska störningar så ändras alla pins som kan ha ground till ground.
Kammaren var inställd på 30 minuter i varje kammare den 29 maj 2020.
Figur 29: Fliken Pin mapping i XJDeveloper, inställningarna för test 4.
2020-07-01
21
3.5 Utveckling av ISO metod
Inom fordonsindustrin måste olika ISO-standarder uppfyllas. Detta gäller även enskilda komponenter i lastbilen. När Scania köper in komponenter måste de hålla ISO-standarden för att komponenten ska kunna installeras i lastbilen. För att säkerställa att leverantören levererar komponenter som uppfyller gällande ISO standard, behövs en metod för att Scania ska kunna kontrollerar det. Den ISO standard som metoden ska uppfylla är ISO 26262 som är för elektronik i fordon.
För att utveckla en kontrollmetod för ISO 26262 måste vissa kriterier först bestämmas, eftersom ISO är omfattande. Det innebär att kontrollmetoden antingen ska omfatta hela ISO 26262 eller delar av standarden. Dock är det inte önskvärt att ta med alla delar eftersom det som testas är hårdvara och inte mjukvara. Den metod som kommer att tas fram gäller kontroll av hårdvaran, det vill säga kretskortet och BGA lödningen.
Eftersom ISO 26262 är omfattande skall många olika kriterier uppfyllas, och därmed bör ansvaret ligga på leverantören att produkten håller rätt ISO standard. För att Scania ska kunna säkerställa att deras produkter håller ISO 26262 måste deras leverantör hålla samma ISO. Leverantören ska kunna bevisa genom dokumentation att deras produkt håller ISO 26262. Dokumentationen skall visa att
utvecklingen av hårdvaran har skett enligt del 5. Dessutom måste dokumentationen visa att man följt ISO enligt säkerhetskraven, hårdvarudesign, utvärdering av hårdvaran, och utvärdering av hur hårdvaran hanterar uppkomna fel. Dokumentationen skall kunna visa att kraven på produkten är uppfyllda. Detta skall styrkas med rapporter från leverantörer om vilka tester som har genomförts för att säkerställa att kravspecifikationen är uppfylld innan leverans.
Det som leverantören behöver bevisa eller säkerställa gentemot kunden (i detta fall Scania) är att testerna har följt ISO 26262 samt att dessa tester visar att kraven är uppfyllda. I ISO 26262 finns vissa delar som är specifikt framtagna för bussar, lastbilar, släp och påhängsvagnar. Av de krav som nämns ovan och utmaningar som finns med ISO 26262 och processen att ta fram en kontrollmetod.
2020-07-01
22
3.6
TemperaturchocktestGenom att använda JTAG i temperaturchockskåpen kan kretskortets och dess komponenters funktion kontrolleras, dvs att kretskorts signaler kommer fram till de påmonterade komponenterna. Den rutin som Scania tillämpar i dagsläget är att när kretskortet har testats i temperaturchockskåpet plockas det ut och dess funktion kontrolleras. Problemet med detta arbetssätt är att kretskortet oftast hinner kylas ner eller värmas upp till rumstemperatur, vilket leder till att fel som uppstår vid höga eller låga temperaturer inte upptäcks. Det som denna metod inte gör, men borde göra, är att under simulerad gång kontrollera funktionen och kontakten mellan komponenterna på kretskortet.
Ett problem som uppstod med att genomföra testet i temperaturchockskåpet var att flatkabeln var för lång för att vara tillförlitlig. Genom att byta dator som var kopplad till XJTAG kunde den långa
flatkabeln (1,6 m) användas. Leverantören för XJTAG rekommenderade att inte använda en kabel som är längre 0,5 m. Med hjälp av en mobiltelefon kunde signalen från XJTAG till kretskortet störas ut. För att validera detta kontrollerades strålningen från mobiltelefon med en EMC apparat. Den visade att vid vissa tillfällen hade flatkabeln och mobilen samma frekvens, vilket kan vara orsaken till kabelns bristande funktion. Samma problem som med mobilen uppvisades av den första datorn som användes med XJTAGs modul. Detta verifierades också med EMC mätaren.
När kretskortet hade riggats i temperaturchockskåpet ställdes ett eget program in som skulle exekveras. Eftersom målet med detta test var att kontrollera metoden med XJTAG och temperaturchockskåpet valdes ett mildare program. Ytterligare ett skäl för detta beslut är att demokortet inte är designat för att klara stora och plötsliga temperaturändringar. Testet sattes med JTAG på kretskortet, som i sin tur var placerat i temperaturchockskåpet. Det fungerade bra i början och testet fick går över natten till morgonen dagen därpå. Då kontrollerades JTAGs testet, men det hade avbrutits. När det undersöktes närmare visade det sig att när kretskortet skall byta kammare störs XJTAG ut, vilket leder till att testet avbryts. Högst upp på temperaturchockskåpet finns en elmotor som hissar kretskortet upp och ner mellan de båda kamrarna. Uppe på skåpet finns elkablar till elmotorn och till temperaturchockskåpet. Genom att köra kortare cykler kunde det verifieras att ändring från kallt till varm och vice versa var problemet. Mot bakgrund av att leverantören tidigare hade varnat för att den långa flatkabeln skulle kunna störas ut, konstaterades att det var elmotorn och elkablarna på skåpet som störde ut testet.
2020-07-01
23
4 Resultat och analys
Nedan presenteras resultatet i stort med kort förklaring och analys. Senare presentera resultaten av varje test som genomfördes i temperaturchockskåpet tillsammans med en analys av resultateten från varje test. Därefter presenteras en analys av JTAG förmåga att kontrollera BGA i
temperaturchockskåpet. Sist presenteras resultatet och analysen av ISO metoden för ISO 26262.
4.1 En överblick av resultatet
Resultatet visar att JTAG kan användas för att under realtid observera om kretskortets BGA
komponenter kan kommunicera, samtidigt som temperaturen ändras från hög till låg temperatur på kort tid. Fel på hårdvaran har simulerats, men mjukvaran har upptäckt dem. Resultat visar också att JTAG kan stödja Scania i deras tester av kretskort utöver det som genomförs idag. Nedan kommer de fyra tester som genomfördes att presenteras.
Temperaturtesten visar att JTAG skulle kunna köras samtidigt som ett temperaturchocktest pågår.
Men man måste lösa problemet att XJTAG utrustningen tappar kontakten med kortet när hissen i temperaturskåpet går från den ena kammaren till den andra.
4.2 Test temperaturchockscykler
Testerna gjordes på demokortet från XJTAG. Temperaturchockstesterna gick mellan 40 °C och -10 °C.
Test 1
Testet utfördes med TCK 100 Khz i övrigt var alla värden förinställda. Kammaren var inställd på 10 minuter i varje kammare den 27 maj 2020.
Figur 30: Testet avbröts av att JTAG chain appears to be broken efter 7 min 4 s.
Figur 31: Testet avbröts av att JTAG chain appears to be broken efter 19 min.
Test 2
TCK frekvensen ändrades från 100 Khz till 10 Khz vilket är den lägsta utrustningen klarar av.
2020-07-01
24 Figur 32: Testet avbröts av att JTAG chain appears to be broken efter 9 min 55 s.
Figur 33: Testet avbröts av att JTAG chain appears to be broken efter 9 min.
Test 3
För att minska störningar så ändrades slew rate till TDI fast, TMS slow, TCK fast men med samma frekvens 100 Khz. 10 minuter per kammare.
Figur 34, Testet avbröts av att JTAG chain appears to be broken efter 1 h 18 min.
2020-07-01
25
Test 4
I ett ytterligare försök att minska störningarna ändras alla pins som kan ha soft ground till soft ground.
Figur 35, pinmapping
Figur 36, Testet avbröts av att JTAG chain appears to be broken efter 9 min
Figur 37, Testet avbröts av att JTAG chain appears to be broken efter 50 sekunder 4.3 Ingående funktioner och komponenter
Nedan kommer resultatet av olika funktioner och komponenter analyseras. Dessa funktioner och komponenter är valda utifrån målformuleringen och betydelsefulla delar för att ett fullt
temperaturchocktest ska kunna genomföras utan avbrott.
2020-07-01
26
Tabell analys över testresultatet Fungerar Svårt att
testa/använda Testresultat
kan tolkas Krav på extra utrustning
Ytterligare tester
BGA JA NEJ JA NEJ NEJ
JTAG JA NEJ JA NEJ JA
Temperaturskåp JA NEJ JA JA NEJ
Kabelkontakt Störningar JA Störningar JA JA
Som tabellen visar är det möjligt att använda JTAG för att kontrollera om BGA lödningar har kontakt under temperaturchocktestet. För att säkerställa att BGA kan testas behövs inga fler test, i eller utanför temperaturchockskåp. JTAG däremot behöver ytterligare tester innan man kan fastställa en metod för att rigga upp utrustningen så att provet inte avbryts när kretskorten byter kammare.
Temperaturchockskåpets problem är de störningar som alstras ovanpå skåpet, med alla ledningar som är placerade där. Slutsatsen är att JTAG utrustningen behöver ytterligare utrustning för att provningen ska fungera. Likadant är det för flatkabeln, som är så lång att den blir störningskänslig.
BGA
Kan alla lödkulor
testas Kan sprickor
upptäckas Krav på extra information
BGA NEJ Beror på JA
Icke BGA JA Beror på JA
Som tabellen visar finns det osäkerheter kring vad som kan utläsas av BGA resultatet. Alla lödkulor hos BGA kan inte testas eftersom vissa är kopplade till matning, jord, TCK, TDI, TDS eller TMS. De sista fyra måste dock vara hela för att testet ska fungera. Om några av dessa fyra är skadade eller blir skadade under testet kommer JTAG testet sluta fungera.
När det gäller att upptäcka sprickor i lödkulorna är det inte möjligt att upptäcka själva sprickorna, utan det som kan upptäckas är om sprickorna leder till att kontakten mellan komponenten och kretskortet tappas. Detta gäller både för BGA och icke BGA komponenter. Kravet på extra information tillgodoses av BDSL filer och nätlista vilket kommer att behandlas i nästa avsnitt.
2020-07-01
27
JTAG
BDSL Flera kretskort
samtidigt Krav på mer
utrustning Netlist
JTAG JA JA JA NEJ
Kretskort NEJ JA JA JA
JTAG behöver BDSL filer till komponenter på kretskortet för att kunna skapa och köra tester med hjälp av JTAG. Det går att köra tester med flera kretskort samtidigt så länge utrustningen som används tillåter det. För att kunna genomföra ett test av hela kretskortet med alla komponenter, även med komponenter som inte har JTAG behövs en nätlista över kretskortets utformning. Det är nödvändigt för att XJTAG ska kunna konstruera ett test anpassat till kretskortets uppbyggnad.
Temperaturskåp
Flera kablar
samtidigt Störningar
Flatkabel / JTAG JA JA
Fysiskt möjligt att koppla in fler enheter för test
JA JA
Temperaturchockskåpet har möjlighet att leda in flera kablar genom ett rör vilket möjliggör provning av flera kort samtidigt. Problemet som finns med dessa skåp som används är den yttre utrustning som sitter på skåpets tak. Den utrustning som sitter på taket stör ut JTAGs signaler.
Kablar
Störningar inom
kabeln Störningar utifrån Krav på extra utrustning
Flatkabel JA JA JA
Ytterligare kablar NEJ JA JA
Flatkabeln har visat sig få problem när längden ökar, i form av ökad störningskänslighet, vilket har påverkat testerna. Det finns lösningar från XJTAG, som medger användning av längre kablar i störningsfyllda miljöer.
2020-07-01
28
4.4 ISO-standarden 26262
Här redovisas resultatet av en ISO undersökning för att skapa en kontrollmetod i detta fall för en hårdvara, som kan validera att hårdvaran håller ISO 26262. Det som undersökningen har kommit fram till är att det inte gick att utveckla en kontrollmetod för ISO 26262 med den tid som fanns tillgängligt för examensarbetet. Nedan kommer svårigheten med att utveckla en kontrollmetod beskrivas.
Ett problem med ISO 26262 är att den är omfattande vilket leder till att implementeringen blir svårare att genomföra. ISO 26262 har funnits för personbilar längre än den har funnits och använts för lastbilar och bussar. Det innebär att leverantörer till Scania som även levererar till företag som tillverkar personbilar redan nu uppfyller ISO 26262 för sina produkter. Därmed underlättas implementationen av ISO 26262 till lastbilar och bussar. När det gäller dokumentation kring ISO 26262 har företaget redan en fungerade praxis, och den kan också användas för lastbilskomponenter.
Om leverantören inte har ISO implementerat behöver leverantören mer tid på sig att implementera ISO-26262, vilket i sin tur leder till att kravet om att uppfylla ISO 26262 blir svårt att uppfylla på kort varsel.
2020-07-01
29
5 Diskussion
I resultatdiskussion analyseras vad resultatet innebär för Scania. I sista delen diskuteras osäkerheter utifrån hur resultatet förhåller sig till verkligheten.
5.1 Resultatdiskussion
De resultat som har presenterats i tidigare kapitel visar på möjligheten att använda JTAG till Scanias tester för att observera kretskortens funktion i realtid, speciellt BGA som inte är åtkomliga för spänningsmätning. Resultatet visar att Scanias temperaturchockskåp kan kombineras med JTAG utrustning i dagsläget utan att skåpen behöver modifieras dvs att det är fysiskt möjligt att dra in JTAGs flatkabel skåpet. Skåpen har emellertid utrustning som utsänder elektromagnetisk strålning som interfererar med mätsignalen. Skåpen eller utrustningen måste modifieras för att mätningarna ska ske utan störningar. Det genomfördes tester på endast ett kort samtidigt, det hade varit intressant att se om störningsproblemet kom samtidigt på fler än ett kort. Det problem som kan befaras är att korten stör varandra.
ISO 26262s resultat är rimligt mot bakgrund av de diskussioner som förts med ämneskunniga på Scania som har en god insyn i hur ISO 26262 är utformad samt hur Scania arbetar för att
implementera standarden. Det som har tagits fram är ett försök att kombinera det som står i ISO 26262 med det som Scanias dokument lyfter fram. Vid en kontroll av en produkt börjas det med en genomgång av de viktigaste dokumenten först såsom säkerhets- och testdokumentationen.
5.2 Osäkerhetsfaktorer
Den osäkerhet som finns kring resultatet är att det under arbetets gång inte har funnits möjlighet att testa ett kretskort med trasiga BGA för att kunna validera att XJTAGs utrustning fungerar som den ska, och påvisar BGA fel som kan uppstå. Med demokortet kunde fel simuleras för att visa hur
programvaran detekterar problemet samt hur den visar vad problemet.
Det har genomförts försök att testa det kretskort som Scania använder för att se vad som behövs för att sätta upp ett test med deras kretskort, och utvärdera hur väl JTAG kan användas för Scanias ändamål.
Det uppstod problem som ledde till att XJTAG inte kunde kopplas in på Scanias kretskort. Det gör det osäkert hur väl XJTAG hade kunnat förse Scania med ytterligare testdata utöver Scanias vanliga tester med JTAG inkopplat under ett temperaturchocktest. Hade det varit möjligt hade större
temperaturskillnader kunnat testas.
Eftersom ingen ISO metod kunde utarbetas råder osäkerhet om hur långt man skulle kunna komma i undersökningen. Det hade kanske varit möjligt att komma längre med undersökningen om man kontaktat leverantörer som är väl förtrogna med ISO 26262. Det skulle kunna ha gett ett stöd i undersökningen och hjälpt Scania med deras implementering av ISO 26262.
2020-07-01
30
6 Slutsats
I detta stycke presenteras slutsatsen i ljuset av de mål som ställdes i det inledande kapitlet. Därefter presenteras rekommendationer inför framtiden som bygger på erfarenheter som gjorts under projektets gång. Där försöker oklarheter redas ut och vad som krävs för en vidare implementation av JTAG i Scanias arbete.
6.1 Slutsats
Det huvudsakliga målet är uppfyllt eftersom resultatet visar att JTAG kan användas för att kontrollera kretskortens BGA lödningar när kretskortet befinner sig i ett temperaturchockskåp. Det som behövs för att kunna genomföra provning av kretskorten i temperaturchockskåpet är en Extender som
förstärker signalen vilket leder till att flatkabeln kan vara längre och elektronisk störning påverkar inte kretskorten i samma utsträckning.
Målet att ta fram en kontrollmetod för ISO 26262 är inte uppfyllt då ISO standarden var mer omfattande än väntat.
6.2 Framtida rekommendationer
Ett nödvändigt beslut för att kunna implementera JTAG i Scanias arbete är att bestämma vilken leverantör som ska användas för JTAG. Det i sin tur beror på hur deras utrustning kan fungera i en miljö bemängd med störningar, som skulle kunna äventyra kommunikationen via flatkabeln. Dessutom är det nödvändigt att bestämma hur många kretskort man vill kunna koppla in samtidigt i
temperaturchockskåpet. Detta ställer krav på att utrustningen kan hantera flera kort samtidigt. Det viktiga i utrustningen är möjligheten att ha flera fysiska jordar. Det är önskvärt att JTAG-utrustningen klarar den störningsfyllda miljön. Ett annat alternativ är att minska störningen i som finns kring temperaturchockskåpet. Dock är ett problem att flatkabelns längd överstiger leverantörens rekommendation. En lösning är att minska störningarna i miljön med jordat hölje och JTAG- utrustning som tillåter flatkabelns längd över 0,5 meter.
En kartläggning behöver genomföras av möjligheterna att koppla in sig på Scanias kretskort, och vilka typer av TAP som finns installerade på kretskorten. Det framkom under arbetets gång att olika leverantörer använder olika TAP på kretskorten, och detta måste sammanställas för vägledning om vilka adaptrar som ska köpas in.
Vid arbete med ISO 26262 behövs det dokumentation från leverantörerna om vilka tester som har genomförts, för att vid eventuella brister kunna återkoppla till leverantören och korrigera.
2020-07-01
31
Referenser
Autoline, 2020. Autoline. [Online]
Available at: https://autoline24.se/-/styrenheter/lastbilar/SCANIA/OSS--c538fc2ftm2742cgrp3 Dellecker, R., 2001. Boundary-Scan Bursts into the Modern Production Facility. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, pp. 21-24.
Electrokit, 2020. Electrokit. [Online]
Available at: https://www.electrokit.com/uploads/productfile/41010/arm-jtag-layout.gif Harry Bleeker, P. v. d. E. F. d. J., 1993. Boundary-Scan Test, A Practical Approach. Dordrecht:
Springer Science and business.
International Organization for Standardization, 2020. International Organization for Standardization. [Online]
Available at: https://www.iso.org/about-us.html
ISO / SIS, 2018. SVENSK STANDARD SS-ISO 26262:2018, Stockholm: Svenska institutet för standarder.
ISO / SIS, 2018. SVENSK STANDARD SS-ISO 26262-1:2018, Stockholm: Svenska institutet för standarder.
Polymerinnovationblog, 2020. Polymerinnovationblog. [Online]
Available at: https://polymerinnovationblog.com/wp-content/uploads/2018/02/Typical-plastic-ball- grid-array.jpg
Richards, D. J., 1988. Value of testability standards in testing commercial products. Washington DC, International Test Conference 1988 Proceeding@m_New Frontiers in Testing.
Robinson, G. D., 1994. Why 1149.1 (JTAG) Really Works. Boston, s.n.
Triacon, 2020. Triacon. [Online]
Available at: http://www.triacon.se/utvecklingsverktyg/xjtag/
United Kingdom Accreditation Service, 2020. United Kingdom Accreditation Service. [Online]
Available at: https://www.ukas.com/wp-
content/uploads/schedule_uploads/00011/00295/9998Product%20Certification.pdf XJTAG, 2020. XJTAG. [Online]
Available at: https://www.xjtag.com/about-jtag/what-is-jtag/
2020-07-01
32
Appendix
I detta appendix finns en beskrivning av hur en konfiguration utan nätlista genomförs. Det skiljer sig från konfiguration med nätlista och är mer komplicerad att konfigurera.
Konfigurera demokort utan nätlista
Vill man testa ett kort så startar man ett nytt projekt i XJTAG Developer. Skapa en tom mapp och spara projektfilen där.
Har man inte nätlista eller OBD++ så får man skapa ett kort manuellt genom att trycka på manually create board. Här kan man lägga in kopplingsschemat. Det gör det lättare att söka i kopplingsschemat i XJTAG developer. Det går även att lägga in BOM (bill of materials).
2020-07-01
33
Nästa steg är pin mapping. Här ställer man in vilken ingång som ska användas för TDI, TDO, TMS och GND. Som nämnt tidigare nämnt hittar man det i kopplingsschemat.
I nästa steg så är det BSDL-filerna som ska matas in. Programmet läser mikrocontrollern vilken IDCODE och tillverkare JTAG-komponenterna har. I det här fallet låg BSDL-filerna redan i biblioteket, annars hade man fått ladda in filen man fått av tillverkaren genom att trycka på browse.
2020-07-01
34
Sedan ska man ange vilka pins som är matning och jord. Det hittar man också i kopplingsschemat. Är man lite lat kan man söka på ”V” och ta med alla vars nät heter något som har med matning att göra, VDD, Vcc till exempel, men inte Vss. Jordning är samma sak, men man kan söka på GND och Vss.
Nästa steg är att lägga in konstanter, om man till exempel vill ha en pinne på high. Det kan vara användbart om man vill simulera en signal eller om man vill stänga av olika komponenter.
2020-07-01
35
I nästa steg så kan man söka efter kontakter, då hittar man pinnarna sitter på samma nät, eftersom i det här fallet inte finns någon nätlista så kan inte programmet veta om det är kortslutning, eller om det är så enkelt att det är samma nät.
Sen är det klart. Då kan gå till run test och köra testen check chain och connection test. Det kan leda till ett antal felmeddelanden, det beror i många fall på att det är nät som påverkar ett nät kan påverka ett annat nät.
