CN103580672A - 一种可控的输入/输出接口控制电路及其使用方法 - Google Patents

Abstract

可控输入／输出接口控制电路，其结构由电子开关K1、K2、K3、K4，电阻R1、R2，一个输入引脚和4个输出引脚组成，实现控制、隔离、自检和电平转换功能的双向可控输入／输出接口电路。K1和K4接通而K2和K3断开，外部端口Port端的信号和In引脚连通，实现外部信号输入；K1、K2断开而K3、K4接通，VCC1由R2和Port连，Port输出VCC1电平；K1、K3断开而K2、K4接通，VSS1由R1和Port接通，Port输出VSS1电平；K3、K4断开而K1、K2接通或K2、K4断开而K1、K3接通，In端口分别输入VSS1和VCC1电平，Port和内部信号相互隔离，接口能自检。本接口在一些工业控制、自动测试和故障诊断方面具有较理想功能。

Description

一种可控的输入/输出接口控制电路及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种输入／输出接口电路，尤其是具有输入／输出方向可以控制、可以隔离、可以实现自检且可实现电平转换功能的双向可控接口电路。 

背景技术

在现代电子工业控制系统中，为了实现系统和设备的监控和故障诊断，必须对被测系统和设备提供相应的测试通道，即输入／输出接口。在复杂的电子测试系统的设计过程中，由于测试通道繁多、信号类型复杂等因素，经常会出现一些信号通道的输入／输出方向搞反的情况，这样在电子系统调试过程中，需要更改相应通道的输入／输出方向，因此系统缺乏灵活性，同时会造成测试硬件资源的浪费，则需要一种可以输入／输出可灵活配置的接口通道；另一方面，随着IC技术的发展，各种CPU、ARM的性能越来越高，I／O越来越多，可以方便地通过多个I／O引脚共同完成一路接口控制功能，也为本设计的实现提供了可能。 

发明内容

为实现灵活可控的双向输入／输出接口功能，本发明提供了一种实用的输入／输出接口电路，可以实现输入／输出接口可控、可隔离、可自检、可电平转换等功能。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：电路由电子开关K1～K4、限流电阻R1和R2、1个输入引脚和4个输出引脚组成。其中，电子开关可K1、K2、K3的一端同时与K4的一端相连；K1还与输入端In、输入控制端In_En相连；K2还与电阻R1和输出控制端Out_L相连，R1又和VSS1相连；K3还与R2和输出控制端Out_H相连，R2又与VCC1相连；K4还与外部端口Port和输出控制端口Port_En相连。 

当电路的完整结构由4个电子开关K1、K2、K3、K4和两个电阻R1、R2组成，在一个输入和4个输出引脚的控制下，实现输入／输出可以控制、可以隔离、可以实现自检且可实现电平转换功能的双向可控输入／输出接口电路。当K1和K4 接通而K2和K3断开时，外部端口Port端的信号和In引脚相连，完成外部信号的输入功能；当K1、K2断开而K3、K4接通时，VCC1通过R2和Port连通，Port可输出VCC1电平；当K1、K3断开而K2、K4接通时，VSS1通过R1和Port接通，Port可输出VSS1电平；当K3、K4断开而K1、K2接通或K2、K4断开而K1、K3接通，则In端口分别输入VSS1和VCC1的电平，此时Port端口和内部信号处于隔离状态，通过控制K2和K3的通断，能在In端得到VSS1或VCC1电平，实现了隔离状态下的接口自检功能。本发明接口在一些工业控制、自动测试和故障诊断方面具有较理想的功能。 

当去掉一个输出控制引脚，增加一个信号反相器U1时，受Out_Con控制，K2和K3每次只有一个开关接通而另一个开关处于断开状态：当K1断开K4接通，Port作为输出引脚，电路将取决于Out_Con的状态，若K2接通K3断开则Port输出Vss1电平，若K2断开K3接通则Port输出Vcc1电平，也就是Port可以作为上拉Vcc1或下拉Vss1的输出端口；当K1也接通时，Port端口将作为具有上拉Vcc1电平或下拉Vss1电平的输入／输出接口。 

当去掉电子开关K4和对应的Port_En引脚时，K1、K2和K3都断开，Port和外部电路处于开路状态；K1接通而K2、K3断开，电路作为输入端口使用；K1、K3断开而K2接通，Port输出Vss1电平；K1、K2断开而K3接通，Port输出Vcc1电平。 

本发明的优点在于：充分利用现有集成电路、尤其是CPU、ARM、DSP、FPGA等芯片的引脚资源比较丰富，利用电子开关的开关特性，使用本发明的方法实现的控制接口，结构简单合理；通过控制各个电子开关的通断，能够灵活地设置接口的输入／输出方向，并从In端口读取到相应的信号电平，完成电路的自检功能，实现测试系统和被测设备的电气隔离，实现不同电平接口的无缝连接，对于许多工业控制、尤其在电气自动化测试系统的应用场合，具有良好的应用效果。 

附图说明

附图1是本发明接口电路的完整功能示意图。 

附图2是本发明接口电路的另一种功能示意图。 

附图3是本发明接口电路的简化版功能示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明： 

如图1所示，电路的完整结构由4个电子开关K1、K2、K3、K4和两个电阻R1、R2组成，在一个输入和4个输出引脚的控制下，实现输入／输出可以控制、可以隔离、可以实现自检且可实现电平转换功能的双向可控输入／输出接口电路。当K1和K4接通而K2和K3断开时，外部端口Port端的信号和In引脚相连，完成外部信号的输入功能；当K1、K2断开而K3、K4接通时，VCC1通过R2和Port连通，Port可输出VCC1电平；当K1、K3断开而K2、K4接通时，VSS1通过R1和Port接通，Port可输出VSS1电平；当K3、K4断开而K1、K2接通或K2、K4断开而K1、K3接通，此时Port端口和内部信号处于隔离状态，能在In端口得到VSS1和VCC1电平，实现了隔离状态下的接口自检功能。本发明接口在一些工业控制、自动测试和故障诊断方面具有较理想的功能。 

如附图2所示，当去掉一个输出控制引脚，增加一个信号反相器U1时，受Out_Con控制，K2和K3每次只有一个开关接通而另一个开关处于断开状态：当K1断开K4接通，Port作为输出引脚，电路将取决于Out_Con的状态，若K2接通K3断开则Port输出Vss1电平，若K2断开K3接通则Port输出Vcc1电平，也就是Port可以作为上拉Vcc1或下拉Vss1的输出端口；当K1也接通时，Port端口将作为具有上拉Vcc1电平或下拉Vss1电平的输入／输出接口。 

如附图3所示，当去掉电子开关K4和对应的Port_En引脚时，K1、K2和K3都断开，Port和外部电路处于开路状态；K1接通而K2、K3断开，电路作为输入端口使用；K1、K3断开而K2接通，Port输出Vss1电平；K1、K2断开而K3接通，Port输出Vcc1电平。 

Claims (4)

1.一种可控的输入／输出接口控制电路，其特征在于：

其电路由电子开关K1～K4、限流电阻R1和R2、1个输入引脚和4个输出引脚组成；其中，电子开关K1、K2、K3的一端同时与K4的一端相连；K1还与输入端In、输入控制端In_En相连；K2还与电阻R1和输出控制端Out_L相连，R1又和VSS1相连；K3还与R2和输出控制端Out_H相连，R2又与VCC1相连；K4还与外部端口Port和输出控制端口Port_En相连。

2.根据权利要求1所述的一种可控的输入／输出接口控制电路的使用方法，其特征在于：

用完整的4个电子开关K1～K4、2个限流电阻R1和R2、1个输入引脚和4个输出引脚实现控制、隔离、自检和电平转换功能的双向可控输入／输出接口电路；当K1和K4接通而K2和K3断开，外部端口Port端的信号和In引脚连通，完成外部信号的输入功能；当K1、K2断开而K3、K4接通，VCC1通过R2和Port连通，Port输出VCC1电平；当K1、K3断开而K2、K4接通，VSS1通过R1和Port连通，Port输出VSS1电平；当K3、K4断开而K1、K2连通或K2、K4断开而K1、K3连通，In端口分别输入VSS1和VCC1的电平，Port端口和内部信号相互隔离，实现了隔离状态下的接口自检功能。

3.根据权利要求1所述的一种可控的输入／输出接口控制电路的使用方法，其特征在于：

当去掉一个输出控制引脚，增加一个信号反相器U1时，受Out_Con控制，K2和K3每次只有一个开关接通而另一个开关处于断开状态：当K1断开K4接通，Port作为输出引脚，电路将取决于Out_Con的状态，K2接通K3断开则Port输出Vss1电平，K2断开K3接通则Port输出Vcc1电平，Port作为上拉Vcc1或下拉Vss1的输出端口；当K1也接通，Port端口将作为具有上拉Vcc1电平或下拉Vss1电平的输入／输出接口。

4.根据权利要求1所述的一种可控的输入／输出接口控制电路的使用方法，其特征在于：

当去掉电子开关K4和对应的Port_En引脚时，K1、K2和K3都断开，Port和外部电路处于开路状态；K1接通而K2、K3断开，电路作为输入端口使用；K1、K3断开而K2接通，Port输出Vss1电平；K1、K2断开而K3接通，Port输出Vcc1电平。

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