IEEE1687 ICL & PDL 学习

1. ICL 和 PDL的作用

2. ICL语法

2.1 模块定义语法 (Module Definition)

模块是 ICL 的基本单元，使用 Module 关键字定义，内部逻辑和端口声明包裹在大括号 {} 中。

Module <模块名称> {
    // 端口声明、寄存器定义、实例化等
}

2.2 端口声明语法 (Port Declarations)

端口决定了模块如何与外部通信。ICL 提供了丰富的端口类型关键字，部分端口需要通过 {} 指定其内部信号源（Source）。
（1）扫描端口：

ScanInPort <名称>; （数据流入）
ScanOutPort <名称> { Source <内部信号> }; // 数据流出，必须指定 Source

（2）Host端口：

ToShiftEnPort <名称>; // 声明一个主机移位使能端口，用于使能下游模块中 ScanRegister 元素的移位操作。
ToUpdateEnPort <名称>; // 声明一个主机更新使能端口，用于控制下游模块 ScanRegister 的更新操作。
ToCaptureEnPort <名称>; // 声明一个主机捕获使能端口，用于触发下游模块的数据捕获。
ToSelectPort <名称>; // 声明一个主机选择使能端口，用于向下游仪器发送选择信号（例如 SIB 模块通常会使用此端口来控制其下游分支是否接入扫描链）。

（3）控制端口：

ShiftEnPort <名称>;  // client端口，它需要接收来自外部的移位使能信号
UpdateEnPort <名称>;  // client端口，它需要接收来自外部的更新使能信号
CaptureEnPort <名称>; // client端口，它需要接收来自外部的捕获使能信号
TCKPort <名称>; 
TMSPort <名称>; 
ResetPort <名称>;

（4）数据端口：

DataInPort <名称>[位宽];
DataOutPort <名称> { Source <内部信号> };

2.3 扫描寄存器与多路选择器语法 (Registers & Mux)

这是 ICL 中描述扫描链内部结构的核心语法。
（1）ScanRegister (扫描寄存器)：

ScanRegister <寄存器名>[位宽] {
    ScanInSource <输入信号>;      // 移位时的数据来源
    CaptureSource <捕获信号>;     // 捕获阶段的数据来源
    ResetValue <复位值>;          // 可选，复位时的默认值
}

（2）ScanMux (扫描多路选择器)：
通常与 SIB (Segment Insertion Bit) 配合使用，用于动态切换扫描链路径。

ScanMux <多路器名称> SelectedBy <控制寄存器> {
    <选择值1> : <输入端口1>;
    <选择值2> : <输入端口2>;
}

2.4 实例化与连接语法 (Instantiation & Connections)

在顶层模块（如 chip）中，通过 Instance 关键字调用底层模块，并使用 InputPort 完成信号绑定。

Instance <实例名称> of <模块名称> {
    InputPort <目标端口> = <源信号或上级端口>;
    InputPort <目标端口> = <源信号或上级端口>;
}

2.5 常量与位宽表示法

• 位宽定义：使用方括号表示，如 [3:0] 表示 4 位宽。
• 常量表示：采用 <位宽>'<进制><值> 的格式，例如 1'b0（1位二进制0），1'b1（1位二进制1）。

2.6 语法规范与注意事项

• 大小写敏感：ICL 是严格区分大小写的语言。例如，关键字必须大写（如 ScanInPort），而用户自定义的名称（如 tdi, Sensor_1）通常遵循小写或驼峰命名法。
• 分号结尾：每一条端口声明、寄存器定义和实例化连接语句都必须以分号 ; 结尾。
• 注释：支持使用 // 进行单行注释，这在编写复杂的顶层连接时非常有助于提高代码可读性。

掌握上述语法结构后，您就可以像搭积木一样，通过组合 Module、ScanRegister、ScanMux 和 Instance，构建出任意复杂的 IJTAG 测试网络拓扑。

3. PDL语法

4. 举例

注：本例转自8. IJTAG：芯片测试的超级英雄 半导体领域的小伙伴们，今天我们来聊聊一个可能并不广为人知，但绝对是幕后英雄的技术——IJTAG。别担心，虽然这听起来有点... - 雪球

4.1 电路结构

实例讲解：温度传感器的ICL和PDL描述
让我们通过一个温度传感器的实例，来看看ICL和PDL的实际应用。

图1 温度传感器的电路结构

4.2 ICL

对应的ICL如下：

// 基础仪器定义 (Sensor)
Module Sensor { 
    DataInPort En; 
    DataOutPort Temp[3:0];
}
// 定义了一个名为 Sensor 的普通功能模块（非测试模块）。
// 它有两个接口：一个输入使能信号 En，和一个4位的温度数据输出 Temp。

// 测试数据寄存器 (TDR)
Module TDR { 
    ScanInPort si; 
    ScanOutPort so { Source EN_reg }; 
    ShiftEnPort se; 
    UpdateEnPort ue; 
    DataInPort Temp[3:0]; 
    DataOutPort En { Source EN_Reg }; 
    
    ScanRegister SR[3:0] { 
        ScanInSource si; 
        CaptureSource Temp; 
    } 
    
    ScanRegister EN_reg { 
        ScanInSource SR[0]; 
    }
}
// 这是用于控制 Sensor 的测试逻辑封装。
// SR[3:0]：一个4位的扫描寄存器。
//          在 Shift 阶段，数据从 si 移入；
//          在 Capture 阶段，它会捕获外部传感器传来的 Temp 数据。
// EN_reg：一个1位的扫描寄存器，用于控制传感器的使能。
//         它的移位输入来源于 SR 的最低位 SR[0]。
// 数据流向：扫描链的输出 so 取自 EN_reg;
//         同时，EN_reg 的值通过 DataOutPort En 输出给外部的 Sensor 模块作为使能信号。

// 段互连位 / 扫描链开关 (SIB)
Module SIB { 
    ScanInPort si; 
    ScanInPort fso; 
    ScanOutPort so { Source sib }; 
    ScanOutPort tsi { Source si }; 
    ShiftEnPort se; 
    UpdateEnPort ue; 
    
    ScanRegister sib { 
        ScanInSource mux; 
        CaptureSource 1'b0; 
        ResetValue 1'b0; 
    } 
    
    ScanMux mux SelectedBy sib { 
        1'b0 : si; 
        1'b1 : fso; 
    }
}

// SIB 相当于测试网络中的“可编程交换机”，用于动态决定测试数据的路径。
// sib 寄存器：控制位，复位默认为0。
// ScanMux (多路选择器)：由 sib 寄存器控制。
// 当 sib = 0 时，选择 si（输入端口），此时 SIB 处于旁路状态，数据直接穿透。
// 当 sib = 1 时，选择 fso（来自下游仪器的反馈扫描输出），此时 SIB 将下游的测试仪器接入扫描链。
// tsi：提供了一个直通的扫描输出端口，始终输出 si 的值，通常用于级联其他不需要被 SIB 旁路的设备。

// 测试访问端口 (TAP)
Module TAP { 
    TCKPort tck; 
    TMSPort tms; 
    ScanInport tdi; 
    ScanOutPort tdo; 
    ToShiftEnPort shift_en; 
    ToUpdateEnPort update_en; 
    ToCaptureEnPort capture_en;
}
// 符合 JTAG 标准的 TAP 控制器。
// 除了基本的 tck, tms, tdi, tdo 外，它还向外提供全局的测试控制信号（移位、更新、捕获使能），用于驱动整个 IJTAG 网络。

// 顶层网络拓扑 (chip)
Module chip { 
    TCKPort TCK; 
    TMSPort TMS; 
    ScanInPort TDI; 
    ScanOutPort TDO; 
    
    Instance TAP_inst of TAP { 
        InputPort tck = TCK; 
        InputPort tms = TMS; 
        InputPort tdi = TDI; 
        InputPort sib_tdo = SIB_2.so; 
    } 
    
    Instance SIB_1 of SIB { 
        InputPort si = TAP_inst.to_si; 
        InputPort fso = TDR_1.so; 
    } 
    
    Instance SIB_2 of SIB { 
        InputPort si = SIB_1.so; 
        InputPort fso = TDR_2.so; 
    } 
    
    Instance TDR_1 of TDR { 
        InputPort si = SIB_1.tsi; 
        InputPort Temp = Sensor_1.Temp; 
    } 
    
    Instance TDR_2 of TDR { 
        InputPort si = SIB_2.tsi; 
        InputPort Temp = Sensor_2.Temp; 
    } 
    
    Instance Sensor_1 of Sensor { 
        InputPort En = TDR_1.En; 
    } 
    
    Instance Sensor_2 of Sensor { 
        InputPort En = TDR_2.En; 
    }
}
// 这部分定义了芯片内部测试仪器的物理连接关系：
// 主干扫描链：TAP_inst -> SIB_1 -> SIB_2 -> 回到 TAP_inst.sib_tdo。
// 分支 1：SIB_1 的直通端口 tsi 连接到 TDR_1 的 si。当 SIB_1 被激活（置1）时，TDR_1 及其控制的 Sensor_1 被接入扫描链。
// 分支 2：SIB_2 的直通端口 tsi 连接到 TDR_2 的 si。当 SIB_2 被激活（置1）时，TDR_2 及其控制的 Sensor_2 被接入扫描链。

4.3 PDL