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ELE6306 : Test de systèmes électroniques

Projet de cours

La testabilité des circuits asynchrones

Alain Bagilishya ; Max-Elie Salomon

Professeur : A. Khouas

Département de génie électrique

École Polytechnique de Montréal

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Projet, ELE6306 - 11 avr. 2023 École Polytechnique de Montréal

Plan

Introduction

DFT d’un additionneur asynchrone Description du circuit Testabilité (Fautes à détecter) DFT de l’additionneur

Full-Scan sur circuits asynchrones conçus avec

Tangram Modifications au circuit Optimisation ATPG

Conclusion

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DFT d’un additionneur asynchrone

Présentation du circuitUtilisé dans l’ALU du microprocesseur AMULET (U. de Manchester)80% des opérations nécessitent l’addition

Description du circuit et table de véritéChemin de données et chemin de contrôle

Entrées Sorties

A B Cin Somme Cout

0 0 0 0 0

0 1 0 1 0 (Cin)

1 0 0 1 0 (Cin)

1 1 0 0 1

0 0 1 1 0

0 1 1 0 1 (Cin)

1 0 1 0 1 (Cin)

1 1 1 1 1

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DFT d’un additionneur asynchroneDescription du circuit (suite)

Implantation multi-bitsSignaux de handshake

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Dans chemin de données: trivial

Dans la partie contrôle: Collage détectable par

test logique: collage sur signal nCVout

Collage causant un Ack prématuré: ex. sortie de G1@1

Collage qui ralentit les sorties de contrôle: ex. entrée 1 de G1@1

Testabilité de l’additionneur

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Présence de redondance:

Testabilité de l’additionneur (suite)

nStartnStarthsinStart

nStarthsinStartnCVouti

Résultat: taux de couverture des collages de 53%

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Ajout de l’entrée Tst (vaut 1 en mode test)

La porte G2 est modifiée pour agir comme un INV (si le signal de contrôle est 1)

Ajout de l’élément-C asynchrone:

DFT de l’additionneur

Zba

Zb

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Algorithme de test:1. i = 1

2. Tst=0; hsi=0; hsj=1 (pour tout j != i)

3. Tst=1. Gate G2i configuré comme porte NAND

et G2j comme inverseurs.

4. Signal nStart à bas et ensuite à haut

5. si Ack a changé deux fois, alors le chemin

nStarti à Ack est sans faute, aller à l'étape 6,

sinon à l'étape 9.

6. i = i+1

7. si i > n, alors aller à l'étape 8, sinon aller à

l'étape 2.

8. Le circuit est sans fautes, aller à l'étape 10

9. Le circuit a une faute, aller à l'étape 10

10. fin

Test de l’additionneur

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FULL-SCAN SYNCHRONE POUR LES CIRCUITS ASYNCHRONES HANDSHAKES

Aperçu de la section Full-

Scan:

Pourquoi on utilise le full-scan pour les circuits

asynchrones

Les modifications à apporter aux éléments de

mémoire

Modification au circuit

Définition des signaux de test

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Aperçu de la section Full-Scan (suite)

Optimisation par la méthode L1L2

Remodelage pour ATPG

Résultats

Conclusion

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Pourquoi full-scan

Dans cette section, nous décrivons une solution de

test pour les circuits conçus selon la méthode

Tangram. Tangram est un langage de description de

haut niveau et une méthode de synthèse. Dans cette

méthode, les circuits sont créés en connectant des

composant à handshake de base. Ces composants

sont au nombre d'environ 40 et permettent la

création de produits de complexité et performances

moyennes, comme un microcontrôleur 80c51

asynchrone qui a été réalisé par Philips avec cette

méthode.

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Pourquoi full-scan

Une approche pour tester les circuits Tangram

est d'y intégrer une chaîne de scan

synchrone, pour ainsi les tester avec les

méthodes connues et utilisées pour les

systèmes synchrones.

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Modification à apporter aux éléments de mémoire

Les éléments qui devront être modifiés pour

permettre la testabilité sont:

Les flip-flop

Les latches

Les C-elements

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Dans le cas du flip-flop, il faut ajouter une

fonction de multiplexage afin de pouvoir

brancher à l'horloge locale ou à une horloge

globale (en mode test).

On peut scanner la latch selon la méthode

connue du LSSD (Level Sensitive Scan

Design), qui utilise une horloge à deux phases

sans recouvrement.

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Les modifications requises au C-element sont

un peu plus compliquées car il faut non

seulement ajouter un multiplexeur de scan,

mais également un signal "enable".

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Modification au circuits

Pour permettre le Full Scan on remplace les

éléments de mémoire avec leur équivalent

scannable et on les relie en une chaîne de

scan sérielle. De plus, il faut brancher ces

éléments à une horloge globale.

Il faudra modifier le latch controller

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Modification au circuit

Le latch controller, à

droite on voit le même

circuit modifié pour y

inclure un mode test.

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Modification au circuits

Sur la figure suivante on

retrouve la structure d'un

circuit Tangram testable.

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Définition des signaux de test

Le circuit présenté à la page précédente peut

opérer selon 4 modes:

Asynchrone

Scan shift

Évaluation contrôle

Evaluation data

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Optimisation par la méthode L1L2

Modification aux circuit

La figure du bas montre

comment on peut

optimiser par la méthode

L1L2

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Remodelage pour l’ATPG

Les outils de génération automatique des vecteurs de test actuels ne reconnaissent pas les latch et C-elements comme étant scannables. Ils ne reconnaissent que les flip-flop.

On règle ces problèmes en remodelant le circuit pour la génération des vecteurs. On remplace les latch par des flip-flop et les C-elements par des C-element avec un flip-flop dans la boucle de rétroaction. Le circuit résultant est compatible

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Résultats

Tous les circuits testés respectent un taux de

couverture de 100% pour le chemin des

données et un taux de couverture de 99%

pour le bloc de contrôle. Les fautes restantes

dans le bloc de contrôle sont causées par de

la logique redondante qui n'a pu être

supprimée.

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Résultats

Un point important pour le chemin de scan

complet est la surface additionnelle requise

par la logique DFT

l'utilisation de l'optimisation de scan L1L2*

dans le chemin des données, réduit la surface

additionnelle à environ 35%

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Conclusion

Ce travail nous a permis d'explorer plus en

détail les notions apprises au cours ELE6306

et de voir comment elles peuvent être

appliquées aux circuits asynchrones.

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Questions

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