半导体行业擅长制造高密度的器件，并且必须制造更高密度的器件。因为集成器件平均售格的下降速度与晶体管集成密度的上升速度几乎是一致的。因此这两点可被视为穆尔定律的拓展。

随着晶体管集成密度不断上升，元件的封装技术也在不断发展。如今的元件封装越来越小通过元件引脚测量是非常困难的。在PCB板上设置测点也越来越难实现，尤其是在多层板上通过埋孔的方式设置测点。为了应对直接测量的困难工程师们发明了像针床式、飞针式和内部电路测试等方法。然而这些测试方法的缺点在于其速度的问题，因此限制了批量化生产的效率。现代MEMS传感器的体积和封装越来越小，在任何代工开发和制造低成本方面其测试问题尤为突出。从商业的角度看测试设计必须要有良好的工程实践，如果预算满足的测试的速度必须优化。

幸运的是，半导体行业预见了这个问题，并在二十年前开发了边界扫描系统。自1990年以来，半导体制造商就开始引入边界扫描系统。通常的边界扫描系统被用在电路仿真，调试或编程中，但实际上，这项应用提供的功能远远超过这些。在任何的生产阶段，即使元件已经安装，使用边界扫描系统可以测量任何一个单元组件和完整的PCB产品。

这种应用系统被称为JTAG(JointTest Access Group )，它是IEEE标准的一部分（IEEE 1149.x）。通过软件交互，规定集成器件的物理和功能特性。那么集成电路生产商如何实现边界扫描的呢？仅仅通过五个引脚就可以提供描述设备的所有功能（然而二引脚版本也可用）

    JTAG技术通常使用GPIO口来代替专用引脚，边界扫描/访问技术可以应用在最小的设备中。LPC81xM是恩智浦半导体公司基于Cortex-M0+的低成本32位MCU系列产品，它集成了很多功能而它的体积仅仅只有3.5mm长，3.14mm宽。这款产品的小体积特性使得它特别适合物联网中传感器的融合应用，然而这款产品的引脚宽度为0.4mm，引脚间距为0.22mm，此时想通过物理连接方式测量引脚状态非常困难。虽然这个芯片只有16个引脚，但是LPC812M101JTB16 任然支持5针版的JTAG。这意味着通过边界扫描，它可以被当做一个“网关”，来达到测量整个电路的目的。

LPC812M101JTB16结合MEMS的传感器模块，例如意法半导体公司的惯性传感器LSM330，可以将惯性传感器节点的性能参数反馈到物联网应用中。以上模块封装到一个24引脚的栅格阵列（LGA）中，装尺寸为3.5毫米x 3.1毫米，这样就成了一个三维加速度计和三维陀螺仪，并能够提供六个维度的定向。LPC812M101JTB16 和惯性传感器LSM330组成的模型我们这里简称称为“ST”模型。

边界扫描系统在传感器中的应用实例

边界扫描技术的一个典型应用就是在批量生产环境中测试传感器节点。一旦配置完成后，将测试所有的开环或闭环网路，而不仅仅是判断逻辑错误或缺失上拉/下拉电阻。一旦网络列表和物料清单被加载，边界扫描描述语言文件（BSDL）结合电路上JTAG的相关设备（例如MCU），系统会默认进行相关测试，并像XJTAG执行到最小组态。

只有兼容JTAG的设备才能编写BSDL文件（描述设备支持的边界扫描功能），但是通过XJTAG软件能够抽象化的编写和执行与JTAG兼容设备相连接的节点测试。使用一个测试脚本调用协议去读或写惯性模块指令和数据，这样惯性模块可以通过MCU的I2C或SPI接口被访问了。

这些测试是用一种简单的高级语言来写的，称其为XJEase。对于一个熟习C或其他相似语言的工程师很快就能理解。XJTAG的集成开发环境叫做XJDeveloper，它提供了免费的开发包，同时还支持自定义XJEase脚本的开发，进一步扩大测试范围。图3a~3c显示了，针对ST模型中的LSM330 惯性模块，用XJTAG开发的独特功能测试。

通过I2C接口用XJEase编写的脚本可以启动LSM330 惯性模块自测模式。测试可以快速的自动执行，测试结果能够清晰的指出运行状态是正常或故障。

XJTAG提供了很多工具进行开发和执行测试，用于满足测试工程师和生产环境对产品开发提出了定制化的需求，但是所有的测试模型的开发都必须使用XJEase脚本，并且运行在支持XJTAG软件的产品上。测试设备需要使用JTAG控制器连接，XJLINK2。一旦安装并连接到PC上工程师能够快速配置系统，启动测试，并将结果直接呈现在屏幕上。

    满足物联网使用需求的挑战越来越明显了，未来5年的设备需求量会达到500，相当于每周2亿个设备需求，即每天需求2500万设备。这样高的产量，即便是小的传感器节点，也需要在制造和测试环节大幅提高生产效率。边界扫面技术可以很好地帮助我们完成这一挑战。

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