５．インストラクションレジスタ

５．１　インストラクションレジスタの構成

インストラクションレジスタはバウンダリスキャンテストを実行するためのテストパターンの取り込みやテストの実行を指示するための命令コード（インストラクション）をセットするためのレジスタです。インスラクションレジスタはＴＤＩとＴＤＯの間にあるシフトレジスタとそのデータを保持するレジスタから構成されます。レジスタ長は最低２ビットの大きさをもたなければなりません。インスラクションレジスタ内のシフトレジスタは　Ｔｅｓｔ−Ｌｏｇｉｃ−Ｒｅｓｅｔ　ステートで　ＩＤＣＯＤＥ　の値（ＩＤＣＯＤＥを持たない場合は、ＢＹＰＡＳＳ命令）に初期化されます。

インスラクションレジスタ内のシフトレジスタは　Ｃａｐｔｕｒｅ-ＩＲ　ステートで初期化されます。その初期値はＬＳＢの２ビット（つまりＴＤＯ側の２ビット）が　“０１”　のパターンでなければなりません。他のビットは、チップデザインで定義されます。その値はＢＳＤＬファイルの　ＩＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ＿ＣＡＰＴＵＲＥ　属性で定義されます。

ＴＤＩとＴＤＯの間にあるシフトレジスタはＴＣＫの立ち上がりエッジでシフトされます。ＴＤＩから入力された全てのインストラクションデータのシフト動作後、Ｕｐｕｄａｔｅ-ＩＲ　ステートの立ち下がりエッジでインスラクションレジスタにラッチされます。

５．２　ＴＡＰコントローラのインストラクション

インストラクションレジスタにセットされたインストラクションによって、ＴＡＰコントローラはテストパターンデータの取り込みやテストの実行指示を行います。ＴＡＰコントローラのインストラクションにはユーザーによって使用される　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　とデバイスベンダが使用する　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　があります。Ｐｕｂｌｉｃ　命令はユーザーによって使用されるインストラクションで　ＩＥＥＥ　１１４９．１でその動作が定義されています。Ｐｕｂｌｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　は　ＢＹＰＡＳＳ　，　ＳＡＭＰＬＥ　，　ＰＲＥＬＯＡＤ　，　ＥＸＴＥＳＴ　が定義されています。又オプションとして　ＩＤＣＯＤＥ　，　ＵＳＥＲＣＯＤＥ　，　ＩＮＴＥＳＴ　，　ＲＵＮＢＩＳＴ　が実装可能です。

Ｐｒｉｖａｔｅ　命令は　デバイスベンダが、設計回路のテストや、製造試験のために使用する独自のインストラクションです。その使用方法を公開する必要はなく、一般にユーザーが使用することはありません。

５．３　Ｂｙｐａｓｓ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｂｙｐａｓｓ　命令は、Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステートにおける動作で　Ｂｙｐａｓｓ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ　を選択します。Ｂｙｐａｓｓ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ　は　ＴＤｉ　と　ＴＤｏ　の間にある　１ビットのシフトレジスタです。このレジスタを使用することにより、バウンダリスキャンレジスタを通ることなく、ＴＤｉ　から入力されたデータは、最短時間で　ＴＤｏ　に出力されます。Ｂｙｐａｓｓ　インストラクションは、Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステートにおけるテストパターンデータを　ＴＤｉ　から　ＴＤｏ　にバイパスします。

インストラクションコードのオール“１”の値が　Ｂｙｐａｓｓ　命令のオペコードに予約されています。又オール“１”　の値とは別に、オール　“１”　以外の値をとる事も許されていますが、オール“１”　のコードは必ずＢｙｐａｓｓ　命令に割り当てられなければなりません。Ｂｙｐａｓｓ　命令が指定されている時、デバイスのシステムロジックの動作には影響を与えません。

５．４　Ｓａｍｐｌｅ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｓａｍｐｌｅ　命令を実行することで、システムロジックに影響を与えることなく、デバイスの入出力をモニタすることができます。インストラクションレジスタにＳａｍｐｌｅ　命令が選択されると、Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートの　ＴＣＫ　の立ち上がりエッジで、入／出力ピンの状態がバウンダリスキャンレジスタにラッチされます。Ｓａｍｐｌｅ　命令が指定されている時、デバイスのシステムロジックの動作には影響を与えません。バウンダリスキャンレジスタと入／出力ピンの接続図を示します。

Ｓａｍｐｌｅ　命令が選択されると、入力ピンに接続されたバウンダリスキャンセルでは、ＳＥＬ１が入力ピンからの信号を選択し、ＦＦ１　にラッチする準備を行います。そして　Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートのＴＣＫの立ち上がりエッジで入力信号が、シフトレジスタを構成するＦＦ１にラッチされ、Ｕｐｄａｔｅ-ＤＲ　ステートの　ＴＣＫ　の立ち下がりエッジでＦＦ２にラッチされます。出力信号に接続されたバウンダリスキャンセルでは、内部論理回路の出力（＝出力ピンに出力しようとしている）値が同様にシフトレジスタを構成するＦＦ１とＦＦ２にラッチされます。

Ｓａｍｐｌｅ　命令はデバイスに対して必須命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

Ｓａｍｐｌｅ　命令での動作は外部からの信号が、内部のシフトレジスタにラッチされるだけで、シフトレジスタのデータを　ＴＤｏ　ピンから取り出すことはできません。この動作を実現するのが　Ｐｒｅｌｏａｄ　命令です。Ｐｒｅｌｏａｄ　命令はＳＥＬ１を切り換えてＳｈｉｆｔ　Ｓｃａｎ　Ｉｎの信号を選択することにより、ＴＤＩ　からＴＤＯに連なるシフトレジスタを構成します。これらのことから　Ｓａｍｐｌｅ　命令は　Ｐｒｅｌｏａｄ　命令と同一コマンド（Ｓａｍｐｌｅ／Ｐｒｅｌｏａｄ　命令）で動作することが推奨されており、一般的に、そのバイナリコードは同じ値が使用されています。

５．５　Ｐｒｅｌｏａｄ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｐｒｅｌｏａｄ　命令は　ＴＤＩ　と　ＴＤＯ　の間でバウンダリスキャンレジスタ間を結ぶのシフトレジスタを構成します。インストラクションレジスタにＰｒｅｌｏａｄ　命令が選択されると、Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートのＴＣＫの立ち上がりエッジで、データノシフト動作を行います。最初のバウンダリスキャンレジスタはＴＤＩピンからの信号がラッチされ、最後のバウンダリスキャンレジスタのデータはＴＤＯピンから出力されます。Ｐｒｅｌｏａｄ　命令はシステムロジックに影響を与えることはありません。

バウンダリスキャンレジスタと入／出力ピンの接続図を示します。

Ｐｒｅｌｏａｄ　命令が選択されると、セレクタ（ＳＥＬ１）は隣のバウンダリスキャンセルからの信号を選択し、Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートのＴＣＫの立ち上がりエッジでシフトレジタのシフト動作を行い、Ｕｐｄａｔｅ-ＤＲ　ステートの　ＴＣＫ　の立ち下がりエッジでＦＦ２にラッチされます。

Ｐｒｅｌｏａｄ　命令はデバイスに対して必須命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

Ｐｒｅｌｏａｄ　命令はＳａｍｐｌｅ　命令と組み合わせて動作します。Ｓａｍｐｌｅ　命令の動作に関しては　『５．４　Ｓａｍｐｌｅ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ』　を参照してください。

５．６　Ｅｘｔｅｓｔ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｅｘｔｅｓｔ　命令はデバイスが搭載されるボードレベルの試験を行うための命令です。Ｅｘｔｅｓｔ　命令を実行することで、バウンダリスキャンレジスタにセットされたデータがデバイスの出力ピンに出力され、入力ピンの状態がバウンダリスキャンセル内のシフトレジスタにセットされます。

Ｅｘｔｅｓｔ　命令の動作（Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステート）

Ｅｘｔｅｓｔ　命令の動作（Ｓｈｉｆｔ−ＤＲ　ステート）

Ｅｘｔｅｓｔ　命令の動作（Ｕｐｄａｔｅ-ＤＲ　ステート）

Ｅｘｔｅｓｔ　命令が選択されると、セレクタ（ＳＥＬ２）はバウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）の出力を選択し、バウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）に保持されている値を出力ピンから出力します。又、Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートのＴＣＫの立ち上がりエッジでシフトレジタ（ＦＦ１）に入力信号の状態がラッチされ、Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステートでシフト動作を行うことで、入力ピンの状態を取り出すことができます。又、Ｕｐｄａｔｅ-ＤＲ　ステートの　ＴＣＫ　の立ち下がりエッジでシフトレジタ（ＦＦ１）の状態がバウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）にラッチされます。

これらの　Ｅｘｔｅｓｔ　命令の動作から、ボードテスト時の最初の　Ｅｘｔｅｓｔ　命令の実行の前には　（Ｓａｍｐｌｅ／）Ｐｒｅｌｏａｄ　命令を実行して、バウンダリスキャンレジスタにデータをセットしなければならないことがわかります。Ｅｘｔｅｓｔ　命令をセットするとセレクタ（ＳＥＬ２）がバウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）の出力を選択し、バウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）に保持されている値を出力ピンから出力するからです。

一般的なボード試験の流れは以下のようになります。

１．（Ｓａｍｐｌｅ／）Ｐｒｅｌｏａｄ命令をインストラクションレジスタにセット。

２．試験パターンをＴＤＩから入力しバウンダリスキャンレジスタにセット。

３．Ｅｘｔｅｓｔ　命令を実行（出力ピンから試験パターンが出力される）。

４．（Ｓａｍｐｌｅ／）Ｐｒｅｌｏａｄ命令命令をインストラクションレジスタにセット。

５．ＴＤＯからバウンダリスキャンレジスタのデータを取り出す。

６．取り出したデータを解析

Ｅｘｔｅｓｔ　命令はデバイスに対して必須命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

注意：Ｅｘｔｅｓｔ　命令を実行すると、デバイスの内部論理回路の正常性は保証されません。Ｅｘｔｅｓｔ　命令を実行した後に、内部論理回路を動作させる場合、システムリセットが必要となる場合があります。

５．７　Ｉｎｔｅｓｔ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｉｎｔｅｓｔ　命令（オプション）はデバイス内部回路の試験を実現します。試験パターンはＴＤＩからシリアル入力されバウンダリスキャンレジスタにセットされたデータを使用します。このため　Ｉｎｔｅｓｔ　命令による試験はスタティック試験に限られます（ダイナッミックな試験はできません）。また入力されるシステムクロックに対して１ＣＬＫ毎に動作確認を行うため、デバイスのシングルステップ動作が可能であることが必要となります。

Ｉｎｔｅｓｔ　命令の動作（Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステート）

Ｉｎｔｅｓｔ　命令の動作（Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステート）

Ｉｎｔｅｓｔ　命令の動作（Ｕｐｄａｔｅ-ＤＲ　ステート）

Ｉｎｔｅｓｔ　命令が選択されると、セレクタ（ＳＥＬ２）はバウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）の出力を選択し、バウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）に保持されている値を内部論理回路に出力します。又、Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートのＴＣＫの立ち上がりエッジでシフトレジタ（ＦＦ１）に内部論理回路出力の状態がラッチされ、Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステートでシフト動作を行うことで、入力ピンの状態を取り出すことができます。又、Ｕｐｄａｔｅ-ＤＲ　ステートの　ＴＣＫ　の立ち下がりエッジでシフトレジタ（ＦＦ１）の状態がバウンダリスキャンレジスタ（ＦＦ２）にラッチされます。

Ｉｎｔｅｓｔ　命令はオプション命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

注意：Ｉｎｔｅｓｔ　命令を実行すると、デバイスの内部論理回路の正常性は保証されません。Ｉｎｔｅｓｔ　命令を実行した後に、内部論理回路を動作させる場合、システムリセットが必要となる場合があります。

５．８　Ｒｕｎｂｉｓｔ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｒｕｎｂｉｓｔ　命令（オプション）はデバイスに組み込まれた自己診断テスト（ＢＩＳＴ：Ｂｕｉｌｔ　Ｉｎ　Ｓｅｌｆ　Ｔｅｓｔ）を実行します。自己診断テストではＩｎｔｅｓｔ命令よる試験と違って、シングルステップ動作や、複雑なパターンの設定は必要ありません。

Ｒｕｎｂｉｓｔ　命令の実行シーケンスは以下のようになります。

１．自己診断テスト実行前にバウンダリスキャンレジスタに設定すべきデータがある場合は（Ｓａｍｐｌｅ／）Ｐｒｅｌｏａｄ命令を用いて、必要なデータをセットします

３．ＴＡＰコントローラの状態遷移を　Ｒｕｎ-Ｔｅｓｔ/Ｉｄｌｅ　状態にすることで、デバイスに組み込まれた自己診断テストが実行されます。

４．デバイスに定義されている継続時間が経過した後、Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステートでシフト動作を行うことで、ＴＤＯから自己診断テストの結果を取り出す。（継続時間及び診断結果はＢＳＤＬファイルの　ＲＵＮＢＩＳＴ＿ＥＸＥＣＵＴＩＯＮ　属性で定義されます。）

自己診断テストに必要なＣＬＫには、システムＣＬＫが使用される構成と、ＴＣＫ信号が用いられる構成があります。システムＣＬＫが使用される場合は外部ピンが直接内部論理回路に入力されます。この場合、　Ｒｕｎ-Ｔｅｓｔ/Ｉｄｌｅ　状態でＴＣＫ　を入力する必要はありません。自己診断テストのＣＬＫにＴＣＫ信号が使用される場合、Ｒｕｎ-Ｔｅｓｔ/Ｉｄｌｅ　を保持するように　ＴＣＫ　を入力する必要があります。

自己診断テスト中、デバイスからの出力ピンの状態は、２つの方法が定義されています。

１）　出力ピンには、バウンダリスキャンレジスタの値が出力される。

出力ピンの状態をどちらにするかは、ＢＳＤＬファイルの　ＲＵＮＢＩＳＴ＿ＥＸＥＣＵＴＩＯＮ　属性で定義されます。

Ｒｕｎｂｉｓｔ　命令はオプション命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

注意：Ｒｕｎｂｉｓｔ　命令を実行すると、デバイスの内部論理回路の正常性は保証されません。Ｒｕｎｂｉｓｔ　命令を実行した後に、内部論理回路を動作させる場合、システムリセットが必要となる場合があります。

５．９　Ｃｌａｍｐ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

Ｃｌａｍｐ　命令　は　Ｐｒｅｌｏａｄ命令によって設定されたバウンダリスキャンレジスタの値を出力し、かつバイパス動作を行います。

通常、バウンダリスキャン試験において、試験対象外のデバイスはバイパス動作にして、試験パターンの削減を図ります。しかし、バイパス動作対象のデバイスに対して外部ピンを特定のレベルに固定設定しなければならない場合があります。このような場合、Ｐｒｅｌｏａｄ命令で出力するデータをバウンダリスキャンレジスタに設定し，Ｅｘｔｅｓｔ　命令を実行しなければなりません(Ｂｙｐａｓｓ 命令は、デバイスのシステムロジックの動作及びその入出力には影響を与えない為) 。しかし、この方法では、Ｐｒｅｌｏａｄ命令によるテストパターンは膨大な大きさになる可能性があります。このような場合、Ｃｌａｍｐ　命令（オプション）が適しています。Ｃｌａｍｐ　命令　は　Ｐｒｅｌｏａｄ　命令によって設定されたバウンダリスキャンレジスタの値を出力し、かつバイパスレジスタを選択することで、バイパス動作を行います。

Ｃｌａｍｐ　命令の実行は以下のようになります。

１．（Ｓａｍｐｌｅ／）Ｐｒｅｌｏａｄ命令をインストラクションレジスタにセット。

２．デバイスからの出力パターンをＴＤＩから入力しバウンダリスキャンレジスタにセット。

Ｃｌａｍｐ　命令はオプション命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

注意：Ｃｌａｍｐ　命令を実行すると、デバイスの内部論理回路の正常性は保証されません。Ｃｌａｍｐ　命令を実行した後に、内部論理回路を動作させる場合、システムリセットが必要となる場合があります。

５．１０　ＩＤＣＯＤＥ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＩＤＣＯＤＥ　命令は、デバイスの　ＩＤＣＯＤＥ　の読み取りを行います。

ＩＤＣＯＤＥ　命令が設定されると、Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートのＴＣＫの立ち上がりエッジでデバイスのＩＤＣＯＤＥが　ＩＤＣＯＤＥレジスタにロードされ、Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステートでシフト動作を行うことで、ＩＤＣＯＤＥレジスタの状態を取り出すことができます。ＩＤＣＯＤＥ　命令が指定されている時、デバイスのシステムロジックの動作には影響を与えません。

ＩＤＣＯＤＥは　Ｔｅｓｔ　Ｌｏｇｉｃ　Ｒｅｓｅｔ　状態でもインストラクションレジスタに設定されます。Ｔｅｓｔ　Ｌｏｇｉｃ　Ｒｅｓｅｔ　ステートに続く、Ｓｈｉｆｔ-ＩＲ　ステートでシフト動作を行うことで、ＩＤＣＯＤＥを読み出すことができます。

ＩＤＣＯＤＥ　命令はオプション命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

５．１１　ＵｓｅｒＣｏｄｅ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＵｓｅｒＣｏｄｅ　命令はデバイスメーカー独自の３２ビット−識別コードの読み取りを行います。

ＵｓｅｒＣｏｄｅ　命令が設定されると、Ｃａｐｔｕｒｅ−ＤＲ　ステートのＴＣＫの立ち上がりエッジでデバイスの　ＵｓｅｒＣｏｄｅ　が　ＵｓｅｒＣｏｄｅ　レジスタにロードされ、Ｓｈｉｆｔ-ＤＲ　ステートでシフト動作を行うことで、ＵｓｅｒＣｏｄｅ　レジスタの状態を取り出すことができます。ＵｓｅｒＣＯＤＥ　命令が指定されている時、デバイスのシステムロジックの動作には影響を与えません。

ＵｓｅｒＣｏｄｅ　命令はオプション命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

５．１２　ＨＩＧＨＺ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＨＩＧＨＺ　命令は、内部論理回路からの全ての出力をディスエーブル状態にします。ＨＩＧＨＺ　命令が実行されると、３ステート出力は、Ｈｉ−Ｚ状態になります。２ステート出力は、ドライブ状態のままですが、インアクティブ状態をもつ出力（例えばオープンコレクタ出力等）は、インアクティブ状態になります。

ＨＩＧＨＺ　命令はオプション命令で、そのバイナリコードはデバイスベンダから提供されます。

注意：ＨＩＧＨＺ　命令を実行すると、デバイスの内部論理回路の正常性は保証されません。ＨＩＧＨＺ　命令を実行した後に、内部論理回路を動作させる場合、システムリセットが必要となる場合があります。