Retrofit for JTAG Boundary Scan technology in automatic testing machines

This thesis derives from a request from ABB Company to improve the testing methods of one of their advanced trip units. The work aims to evaluate and measure the improvements of the introduction of the JTAG Boundary scan technology into a product already in production stage. The study itself followed some key steps in order to explore the full potential of the technology. We started from the evaluation of the product itself for compatibility and criticalities, followed by standard JTAG Boundary Scan technology implementation using XJTAG environment. After that, we started investigating the testability maximization by introducing some extensions of the JTAG protocol such as peripheral access using the ARM CoreSight technology already present in the product’s microcontrollers. In the final part we tried to access external I/Os using a custom-made fixture fully controllable using Boundary Scan technology. The final results show that the introduction of the technology is feasible. Moreover, it can result in a quality improvement and in overall cost reduction, thanks to an overall improvement in the process yield.

Questa tesi deriva da una richiesta di ABB S.p.A. riguardante il miglioramento della testabilità di una particolare Trip Unit. L’obbiettivo è l’introduzione della tecnologia JTAG Boundary Scan all’interno del prodotto finito e già in fase di produzione. Il lavoro si è diviso in più fasi: siamo partiti dall’analisi del Sistema attuale e ricerca dei punti critici e migliorabili; successivamente si è passati allo studio del prodotto in modo da identificare le modifiche e le necessità per il retrofitting della tecnologia. In una prima fase abbiamo valutato il vantaggio dell’introduzione di JTAG usando una suite di testing sviluppata di XTAG. La ricerca è proseguita giungendo ad uno studio più approfondito del protocollo, in particolare di come viene sfruttato dalla tecnologia CoreSight di ARM per la parte di debug e programmazione di microcontrollori. Questo è servito ad aumentare la copertura tramite l’accesso a periferiche interne dei microcontrollori presenti nel prodotto. L’ultimo step è stato quello di accedere alle connessioni esterne del prodotto usando una scheda di interfaccia sviluppata ad-hoc, controllabile totalmente via Boundary Scan. I risultati ottenuti dal lavoro sono positivi, la sequenza di test studiata è adattabile allo stato attuale e promette un notevole aumento della qualità e riduzione dei costi, soprattutto per quanto riguarda il recupero di oggetti difettosi e l’aumento della resa finale del processo.