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2022.04.19

JTAGを使ったFPGA真贋判定装置の設計開始

半導体不足が続く中で、どうしても流通在庫を使わなければならない人たちもいます。流通在庫の不安を解消するために、JTAGバウンダリスキャンを使ったFPGAの真贋判定装置を作ろうと考えていて、本日から具体的な設計を始めました。

 

下の図は装置のイメージ図です。最初のターゲットデバイスはQFP240です。

Qfp240board

中心にあるのはゼロプレッシャーのソケットで、

Socket

ピンがスプリング構造になっているので、機械的なダメージを最小限にして検査できるというわけです。

このソケットが乗った基板を「プローブ基板」と呼ぶことにして、それとは別に、下の段にテスト信号を発生させる「ベース基板」を置きます。プローブ基板を変えることで、QFP240、QFP208、QFP144、QFP100、BGA324、BGA484、BGA676あたりに対応させたいと思います。

この基板をタカチのこのケースに納めようと思っています。

Takachi

 

さて、たくさん並んだピンヘッダとLEDは何かということを説明するために、1つ1つのピンが電気的にどのようになっているかを下の図に示します。

Concept

左にあるのがテスト信号発生IC(これをどうやって作るかは検討中)で、右にあるのがゼロプレッシャーソケットに装着された検査対象IC(FPGA)です。

検査の原理は、「1本1本のI/Oをテスト信号発生ICと接続して、検査対象IC(FPGA)の端子をバウンダリスキャンで操作して、I/Oが生きているかどうかを確かめる」というものですが、FPGAの端子には、GNDやVCCなどI/O以外の様々な端子があるので、それらの端子をどう作るかという問題があります。

今回は迅速かつ低コストで作りたいので、極めて簡略化した作りになりますが、ピンヘッダとジャンパピンでテスト信号発生ICと検査対象ICを電気的につないだり切ったりすることができるようにします。

VCCは、ピンヘッダのピンからブレッドボードのジャンパ線みたいなのを使って電源レールに接続するようにします。

では、LEDは何かというと、I/O端子に直接つないだLEDは2V程度で点灯しはじめて3.3VくらいでMAXに光るでしょう。一方、トランジスタを介してつないだLEDは1VくらいでMAXに光るでしょう。このLEDの光をみて、電圧をなんとなく目視で把握できるようにします。

 

この考えでどこまで大きなICに対応できそうか考えてみると、BGA676までは対応できそうです。

Bga676board

BGA676は26×26なので、ピンヘッダは26×26×3本になります。

さすがにピンヘッダがここまでたくさん並ぶと基板の強度的にも良くなさそうですし、配線も大変そうな感じなので、別の方法を考えるかもしれません。

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