Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 2.1 · Abitur Hessen Technische Informatik LK 2021

Thema: Flipflops und Schieberegister · Aus der Prüfung LK (2021)

Aufgabenstellung

Das Boundary-Scan-Testsystem besteht neben der Software auch aus einer Testhardware, die von einem Mikrocontroller gesteuert wird. Der Mikrocontroller ist dafür zuständig, die Testdaten von der Software zu empfangen, die Testsignale für die IC-Anschlüsse TCK, TDI und TMS zu erzeugen und die über den IC-Anschluss TDO empfangene Testantwort zurück an die Software zu senden.

TCK gibt den Takt an, mit dem die Daten in die Boundary-Scan-ICs geschoben werden. TMS legt den Testmodus fest und TDI sind die Testdaten. Bevor die Testdaten in TDI eingeschoben werden, muss der Test mit der Bitfolge „0100“ an TMS initialisiert werden. Für den anschließenden Testvorgang muss TMS immer „0“ sein. Nach Einschieben aller Testdaten wird der Test mit der Bitfolge „11“ (zwei „1“en) an TMS beendet.

Während die Testdaten bitweise in TDI eingeschoben werden, werden die Testantworten ebenfalls bitweise aus TDO herausgeschoben und können von der Testhardware gelesen werden. Ein Beispiel für das Einschieben der Daten findet sich in der folgenden Grafik.

Zur Initialisierung des Tests gibt es das Unterprogramm initTest. Zur Durchführung des Tests gibt es das Unterprogramm schiebeDaten, das immer dann automatisch aufgerufen wird, wenn ein Datenbyte (8 Bit an Testdaten) von der Software empfangen wurde. Außerdem gibt es das Unterprogramm sendeAntwort, das immer, wenn 8 Bit an Testantwort eingelesen wurden, diese an die Software sendet.

Zur Erzeugung des Taktsignals steht außerdem das Unterprogramm wait zur Verfügung, das eine halbe Taktperiode lang wartet.

2.1

Die Boundary-Scan-Zellen sind als Schieberegister angeordnet.

Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Schieberegisters.

[4 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag C - Aufgabe 2.1 · Abitur Hessen Technische Informatik LK 2021

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

2.1 Die Boundary-Scan-Zellen sind als Schieberegister angeordnet. Beschreiben Sie die Funktionsweise eines Schieberegisters.

Lösung: Ein Schieberegister ist ein logisches Schaltwerk. Mehrere in Reihe geschaltete Flipflops schieben ihren Speicherinhalt (je 1 Bit) bei jedem Arbeitstakt um ein Flipflop weiter – anschaulich gesehen ähnlich einer Eimerkette. Die Anzahl der im Register vorhandenen Speicherplätze ist konstant. Schieberegister arbeiten nach dem FIFO-Prinzip (First In First Out). Das zuerst eingespeicherte Bit verlässt den Speicher zuerst.

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