CN102478853B - 矩阵式通用输入输出引脚的测试装置 - Google Patents

Abstract

一种矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，提供不同的信道数量的微控制单元的测试，用以测试不同种类的被测电路板，包括：第一输入端、第二输入端、第一矩阵电路、第二矩阵电路与切换组件。第一矩阵电路包括多个第一继电器，将这些第一继电器串接藉以形成矩阵；第二矩阵电路包括多个第二继电器，将这些第二继电器串接形成另一矩阵电路；切换组件电性连结于第一输入端与第二输入端之间，切换组件用以选择第一输入端或第二输入端之任一；选择第一输入端时，则切开第二矩阵电路，在选择第二输入端时，则切开第一矩阵电路；并选择上述矩阵电路中的任一继电器，用以对输出脚位进行通讯。

Description

矩阵式通用输入输出引脚的测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试装置，特别是一种矩阵式通用输入输出引脚的测试装置。

背景技术

在工业自动化应用中，经常需要使用微控制单元(MCU)控制上百个控制点的读取或写入，一般方案是使用微控制单元的通用输入输出引脚(GeneralPurpose I/O，GPIO)来作为控制信号。而微控制单元的通用输入输出引脚一般是几十个，并且还可能用于非通用输入输出引脚的作用，可用于通用输入输出引脚的信号可能大于20个。为了达到控制上百个目标，就需要通用输入输出引脚的扩展。常见的方式是：使用多个微控制单元以达到通用输入输出引脚满足控制点数。缺点是增加微控制单元通讯的同步控制，增加硬件和软件的设计难度；或，使用通用输入输出引脚扩展芯片，但是因为芯片都有一定的内阻，这都会影响整体电路的操作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，用以提供不同的信道数量的微控制单元的测试。

为了实现上述目的，本发明提供了一种矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，包括：第一输入端、第二输入端、第一矩阵电路、第二矩阵电路、输出端与切换组件。第一输入端包括多个第一控制脚位，每一个第一控制脚位电性连接于一缓冲器；第二输入端包括多个第二控制脚位；输出端包括多个输出脚位，输出端用以连接为控制单元；第一矩阵电路具有多个第一继电器，第一继电器电性连接于输出脚位，以若干个第一继电器相串接，串接的第一继电器的一侧与相应的缓冲器相连接；第二矩阵电路具有多个第二继电器，第二继电器以矩阵排列相连接，第二矩阵电路的一侧边的第二继电器与第二输入端的第二控制脚位相连接，第二矩阵电路的另一侧边的第二继电器电性连接于第一矩阵电路的第一继电器；切换组件电性连结于第一输入端与第二输入端之间，切换组件用以选择第一输入端或第二输入端之任一，在选择第一输入端时，则切开第二矩阵电路，在选择第二输入端时，则切开第一矩阵电路；选择上述矩阵电路中的任一继电器，用以对输出脚位进行通讯。

本发明的技术效果在于：本发明所提供的一种矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，使用者可以选择不同的输入端，如此一来可以不需另外设置不同脚位数量的输出端。并透过继电器所形成矩阵电路从中选择欲测试的输出脚位。透过上述的矩阵电路与输出脚位可以从预设数量的脚位对不同微控制单元进行测试。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的架构示意图；

图2为本发明的电路架构示意图；

图3A为本发明的第一矩阵电路示意图；

图3B为本发明的第二控制电路示意图。

其中，附图标记

111第一输入端

112第二输入端

121第一矩阵电路

122第二矩阵电路

123第一继电器

124第二继电器

131输出端

132输出脚位

141切换组件

151缓冲器

152中断继电器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明为能解决上述对于具有不同脚位数量的被测电路板，因此本发明提出了以下的测试装置。其中，在本实施例所述的脚位数量，仅是为方便说明举例之用，并非仅局限于此。请参考图1所示，其为本发明的架构示意图。本发明包括：第一输入端111、第二输入端112、第一矩阵电路121、第二矩阵电路122、输出端131与切换组件141。

第一输入端111与第二输入端112都是用以连接微控制单元的通用输入输出引脚(GPIO)。第一输入端111与第二输入端112除了所提供的脚位数量有差异外，在本发明的第一输入端111的各脚位电性连接一缓冲器151。缓冲器151用以暂存所接收到的测试信号，使得信号可以在更长的电路板中传送。在第一输入端111中以第一控制脚位为一组基本的控制单位，透过第一控制脚位对一个输出端131进行输入/输出的控制。因此第一输入端111可以具有多组的输入与输出引脚。

第二输入端112采用的是通用输入输出引脚的串行模式，因此第二控制脚位的每一只引脚即可达到对输出端131的输入或输出控制。举例来说，第二输入端112可以用来对模拟转数字测试或数字转模拟测试，这类非正常的通用输入输出引脚的运作。所以在本发明中第一输入端111与第二输入端112是无法并行输入(其详细运作将于后文中详述)。

请参考图2所示，其为本发明的电路架构示意图。第一矩阵电路121由多个第一继电器123所构成(在图2中以”□”作为未导通的继电器)，而第二矩阵电路122也是由多个第二继电器124所构成。上述的继电器在未被选择时均为断开状态，因此在预设的电路中不会有信号经过。而输出端131包括多个输出脚位132，输出端131用以连接被测电路板(在图2中以△为输出脚位)。

第一矩阵电路121以缓冲器151的数量分为相应数量的串接电路，而每一个串接电路由相应于输出端131脚位的第一继电器123所构成。并如前文所述，第一矩阵电路121中的串接电路也是以通用输入输出引脚的输入脚位与输出脚位为视为同一组。在同一组的串接电路的相应位置上的第一继电器123会电性连接至输出端131的输出脚位132。换句话说，在通用输入输出引脚的输出脚位132上的串接电路，每一个第一继电器123会与通用输入输出引脚的输入脚位的相应第一继电器123相串接。此外，在各缓冲器151与第一继电器123之间还设置一中断继电器152，而中断继电器152预设状态也是断开的状态。当切换组件141选择第一矩阵电路121时，中断继电器152才会被接通。

第二矩阵电路122也是由多个第二继电器124所构成。这些第二继电器124以二维矩阵的方式进行串接。为能方便说明第二矩阵电路122的构成，以下将以第一轴向串接电路与第二轴向串接电路作为说明。第一轴向串接电路由若干个第二继电器124所串接形成，第一轴向串接电路的数量等同于第二输入端112的第二控制脚位的数量。第二轴向串接电路为每一第一轴向串接电路的相应位置的第二继电器124所串接。特别的是，在第二轴向串接电路的一侧另设置若干个继电器，将这些继电器定义为连接继电器。连接继电器的配置需配合第一矩阵电路121的第一控制脚位的数量与第二矩阵电路122的第二控制脚位的数量。第二继电器124的配置与第一继电器123相同。两者都是由控制组件141所控制。控制组件141以位(bit)为单位，透过不同的引脚向继电器进行电路的开启或关闭的控制。其中，这些另外设置的第二继电器124的数量根据第一矩阵电路的串行电路的数量所决定。

切换组件141电性连结于第一矩阵电路121与第二矩阵电路122之间。切换组件141可以透过SPI或I2C各种总线方式连接于第一继电器123与第二继电器124。切换组件141用以选择第一输入端111或第二输入端112之任一。在切换组件141选择第一输入端111时，则切开第二矩阵电路122。在切换组件141选择第二输入端112时，则切开第一矩阵电路121。

以下为能清楚说明本发明整体的运作，还请另外配合图3A与图3B所示的第一矩阵电路与第二控制电路示意图。

以选择第一输入端111为例。将被测电路板与输出端131相连接，将输出脚位132分别连接至被测电路板上的相应引脚。

并透过切换组件141选择第一输入端111，使用者可以经由第一输入端111选择不同的第一控制脚位。假设所选择的是图3A中第一与第二的脚位(在图3A中以粗黑线作为选择的脚位)。当完成第一控制脚位的选择后，切换组件141会致能相应脚位所连接的中断继电器152(在图3A中以”■”作为导通的继电器)。

接着，测试者在透过切换单元选择欲测试的输出脚位132，并致能连接该输出脚位132的第一继电器123。在致能所选择的第一继电器123后，即可透过输出脚位132向被测电路板进行测试信号的发送。由于第二矩阵电路122中的继电器并未被致能，所以信号并不会从第二矩阵电路122流向第二输入端112。

除了透过第一输入端111外，本发明可以也可以透过第二输入端112对被测电路板进行测试。当测试者透过切换组件141选择第二输入端112后，切换组件141会将第一矩阵电路121中的继电器断开。将第一矩阵电路121的继电器断开可以避免测试信号由第二输入端112流向第一输入端111。接着，测试者从第二输入端112中选择第二控制脚位。由于第二输入端112与第二矩阵电路122是采用串行连接。因此需要另行设置多个节点用以连接第一矩阵电路121。在本实施态样中以图3B所示，在第一矩阵电路121与第二矩阵电路122间会设置若干个连接继电器。在图3B中以黑色箭头代表第二输入端112所选择的脚位。当测试者选择欲测试的第二控制脚位与输出脚位132时，切换组件141会将相应的第二继电器124与第一继电器123切换成导通状态，如图3B所示。并将测试信号透过相应的第二控制脚位与继电器传送至输出脚位132，藉以对被测电路板进行相应的测试。

本发明所提供的一种矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，使用者可以选择不同的输入端，如此一来可以不需另外设置不同脚位数量的输出端131。并透过继电器所形成矩阵电路从中选择欲测试的输出脚位132。透过上述的矩阵电路与输出脚位132可以从预设数量的脚位对不同微控制单元进行测试。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，提供不同的信道数量的微控制单元的测试，用以测试不同被测电路板，其特征在于，该矩阵式通用输入输出引脚的测试装置包括：

一第一输入端，还包括多个第一控制脚位，每一该第一控制脚位电性连接于一缓冲器；

一第二输入端，还包括多个第二控制脚位；

一输出端，其包括多个输出脚位，该输出端用以连接一被测电路板；

一第一矩阵电路，具有多个第一继电器，该第一矩阵电路以缓冲器的数量分为相应数量的串接电路，该些第一继电器电性连接于该些输出脚位，其中每一串接电路中相应同一输出脚位的每两个第一继电器串接，并连接至该输出脚位，串接的该些第一继电器的一侧与相应的该缓冲器相连接；

一第二矩阵电路，具有多个第二继电器，该些第二继电器以矩阵排列相连接，该第二矩阵电路的一侧边的该些第二继电器与该第二输入端的该些第二控制脚位相连接，该第二矩阵电路的另一侧边的该些第二继电器电性连接于该第一矩阵电路的该些第一继电器；以及

一切换组件，电性连结于该第一矩阵电路与该第二矩阵电路之间，该切换组件用以选择该第一输入端或该第二输入端之任一，在选择该第一输入端时，则切开该第二矩阵电路，在选择该第二输入端时，则切开该第一矩阵电路。

2.如权利要求1所述的矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，其特征在于，该第一输入端接收一存取要求，用以接通该第一矩阵电路的部分该些第一继电器。

3.如权利要求2所述的矩阵式通用输入输出引脚的测试装置，其特征在于，每一该缓冲器与该第一矩阵电路间还包括一中断继电器，用以导通该存取要求所选择的该第一继电器与所串接的该些第一继电器。