文章目录

一、D型扫描触发器
二、IR 电路结构
三、指令寄存器的操作

注：转载请注明出处
参考JTAG标准第七章指令寄存器（Instruction register）
记录下学习过程，个人水平有限，可能理解有误，后续若发现错误之处，会及时更新。

Version	Date
1.0	2021.12.14

顾名思义，指令寄存器用来存储指令的，指令通过TDI输入到指令寄存器，再通过指令译码，产生对应控制信号，用于选择要执行的测试操作或要访问的测试数据寄存器（DR）。

一、D型扫描触发器

在正式介绍IR结构之前，先介绍下带多路选择器的D型扫描触发器，此扫描触发器是扫描测试结构的基本单元。

图1 D型触发器和带多路选择器的D型扫描触发器

扫描触发器有两种工作模式，分别为：

正常工作模式：scan_enable 为 0，此时数据从D端输入，从Q端输出。
扫描移位模式：scan_enable 为 1，此时数据从scan_in 输入，从scan_out输出（Q与scan_out复用）

将这种扫描单元按照扫描移位模式连接起来，就构成了扫描测试中的基本结构，这里仅简单介绍全扫描。全扫描就是多个扫描单元相连接，上一单元的扫描输出，连接到目前单元的扫描输入，目前单元的扫描输出连接到下一单元的扫描输入，以此类推，构成一条移位寄存器链，如图2所示：

图2 全扫描

这样的扫描结构，可通过一个串行输入端，将期望的数据存入移位寄存器链并观察运行结果。

二、IR 电路结构

指令寄存器的电路结构与全扫描类似，同样是采用了移位寄存器链。其扫描单元如图3所示：

图3 IR扫描单元表1 IR扫描单元信号概述

信号名	作用
ShiftIR	移位使能
PI Data	并行输入数据
From last cell	扫描输入（数据来自上一扫描单元的扫描输出端口）
ClockIR	扫描单元时钟信号，仅在Capture-IR和Shift-IR状态时有效
Update IR	指令位触发器时钟信号，仅在Update-IR状态时有效
Reset	复位信号，用于强制性指令解码（BYPASS或IDCODE）
To next cell	扫描输出（连接到下一扫描单元的扫描输入端口）
Instruction bit	指令位，指示是否为该指令位对应的指令

构成的移位寄存器链如图4所示：

图4 带译码器的IR完整电路

扫描路径已经用红色笔标注了，所以IR就是根据TAP输出的控制信号，来进行对应的移位，更新，捕获等操作，译码器对指令进行译码，并将对应的指令位置1并输出来控制测试逻辑架构其他组件。其中在 Test-Logic-Reset 状态时，Instruction1将被复位，表示强制性指令BYPASS或者IDCODE。

三、指令寄存器的操作

在不同的 TAP 控制器状态下，IR进行的操作不同，详情见图5：

图5 每个 TAP 状态下IR的操作

可以看到 IR 扫描单元存储值只在Shift-IR状态和Capture-IR状态发生改变，且指令只在 Test-Logic-Reset 和 Update-IR 状态更新并生效，其中前者是复位到强制性指令BYPASS或者IDCODE，后者则是更新为译码器结果。

参考文献
【1】IEEE Standard for Test Access Port and Boundary-Scan Architecture IEEE Std 1149.1™-2013
【2】SoC设计方法与实现第三版郭炜

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