TWI426367B - 陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置 - Google Patents

Description

陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置

一種測試裝置，特別有關於一種陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置。

在工業自動化應用中，經常需要使用微控制單元(MCU)控制上百個控制點的讀取或寫入，一般方案是使用微控制單元的通用輸入輸出引腳(General Purpose I/O，GPIO)來作為控制信號。而微控制單元的通用輸入輸出引腳一般是幾十個，并且還可能用于非通用輸入輸出引腳的作用，可用于通用輸入輸出引腳的信號可能大于20個。為了達到控制上百個目標，就需要通用輸入輸出引腳的擴展。常見的方式是：使用多個微控制單元以達到通用輸入輸出引腳滿足控制點數。缺點是增加微控制單元通訊的同步控制，增加硬體和軟體的設計難度；或，使用通用輸入輸出引腳擴展晶片，但是因為晶片都有一定的內阻，這都會影響整體電路的操作。

鑒於以上的問題，本發明在於提供一種陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置，用以提供不同的通道數量的微控制單元的測試。

本發明所揭露之陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置包括：第一輸入端、第二輸入端、第一陣列電路、第二陣列電路、輸出端與切換元件。第一輸入端包括多個第一控制腳位，每一個第一控制腳位電性連接於一緩衝器；第二輸入端包括多個第二控制腳位；輸出端包括多個輸出腳位，輸出端用以連接為控制單元；第一陣列電路具有多個第一繼電器，第一繼電器電性連接於輸出腳位，以若干個第一繼電器相串接，串接的第一繼電器的一側與相應的緩衝器相連接；第二陣列電路具有多個第二繼電器，第二繼電器以陣列排列相連接，第二陣列電路的一側邊的第二繼電器與第二輸入端的第二控制腳位相連接，第二陣列電路的另一側邊的第二繼電器電性連接於第一陣列電路的第一繼電器；切換元件電性連結於第一輸入端與第二輸入端之間，切換元件用以選擇第一輸入端或第二輸入端之任一，在選擇第一輸入端時，則切開第二陣列電路，在選擇第二輸入端時，則切開第一陣列電路；選擇上述陣列電路中的任一繼電器，用以對輸出腳位進行通訊。

本發明所提供的一種陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置，使用者可以選擇不同的輸入端，如此一來可以不需另外設置不同腳位數量的輸出端。並透過繼電器所形成陣列電路從中選擇欲測試的輸出腳位。透過上述的陣列電路與輸出腳位可以從預設數量的腳位對不同微控制單元進行測試。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

本發明為能解決上述對於具有不同腳位數量的被測電路板，因此本發明提出了以下的測試裝置。其中，在本實施例所述的腳位數量，僅是為方便說明舉例之用，並非僅侷限於此。請參考「第1圖」所示，其係為本發明之架構示意圖。本發明包括：第一輸入端111、第二輸入端112、第一陣列電路121、第二陣列電路122、輸出端131與切換元件141。

第一輸入端111與第二輸入端112都是用以連接微控制單元的通用輸入輸出引腳(GPIO)。第一輸入端111與第二輸入端112除了所提供的腳位數量有差異外，在本發明的第一輸入端111的各腳位電性連接一緩衝器151。緩衝器151用以暫存所接收到的測試訊號，使得訊號可以在更長的電路板中傳送。在第一輸入端111中係以第一控制腳位為一組基本的控制單位，透過第一控制腳位對一個輸出端131進行輸入/輸出的控制。因此第一輸入端111可以具有多組的輸入與輸出引腳。

第二輸入端112採用的是通用輸入輸出引腳的串行模式，因此第二控制腳位的每一隻引腳即可達到對輸出端131的輸入或輸出控制。舉例來說，第二輸入端112可以用來對類比轉數位測試或數位轉類比測試，這類非正常的通用輸入輸出引腳之運作。所以在本發明中第一輸入端111與第二輸入端112是無法並行輸入(其詳細運作將於後文中詳述)。

請參考「第2圖」所示，其係為本發明之電路架構示意圖。第一陣列電路121係由多個第一繼電器123所構成(在「第2圖」中係以”□”作為未導通的繼電器)，而第二陣列電路122也是由多個第二繼電器124所構成。上述的繼電器在未被選擇時均為斷開狀態，因此在預設的電路中不會有訊號經過。而輸出端131係包括多個輸出腳位132，輸出端131用以連接被測電路板(在「第2圖」中係以△係為輸出腳位)。

第一陣列電路121係以緩衝器151的數量分為相應數量的串接電路，而每一個串接電路係由相應於輸出端131腳位的第一繼電器123所構成。並如前文所述，第一陣列電路121中的串接電路也是以通用輸入輸出引腳的輸入腳位與輸出腳位為視為同一組。在同一組的串接電路的相應位置上的第一繼電器123會電性連接至輸出端131的輸出腳位132。換句話說，在通用輸入輸出引腳的輸出腳位132上的串接電路，每一個第一繼電器123會與通用輸入輸出引腳的輸入腳位的相應第一繼電器123相串接。此外，在各緩衝器151與第一繼電器123之間更設置一中斷繼電器152，而中斷繼電器152預設狀態也是斷開的狀態。當切換元件141選擇第一陣列電路121時，中斷繼電器152才會被接通。

第二陣列電路122也是由多個第二繼電器124所構成。這些第二繼電器124係以二維陣列的方式進行串接。為能方便說明第二陣列電路122的構成，以下將以第一軸向串接電路與第二軸向串接電路作為說明。第一軸向串接電路係由若干個第二繼電器124所串接形成，第一軸向串接電路的數量係等同於第二輸入端112的第二控制腳位的數量。第二軸向串接電路係為每一第一軸向串接電路的相應位置的第二繼電器124所串接。特別的是，在第二軸向串接電路的一側另設置若干個繼電器，將這些繼電器定義為連接繼電器。連接繼電器的配置需配合第一陣列電路121的第一控制腳位之數量與第二陣列電路122的第二控制腳位之數量。第二繼電器124的配置與第一繼電器123相同。兩者都是由控制元件141所控制。控制元件141係以位元(bit)為單位，透過不同的引腳向繼電器進行電路的開啟或關閉的控制。其中，這些另外設置的第二繼電器124的數量係根據第一陣列電路的串行電路的數量所決定。

切換元件141電性連結於第一陣列電路121與第二陣列電路122之間。切換元件141可以透過SPI或I2C各種匯流排方式連接於第一繼電器123與第二繼電器124。切換元件141用以選擇第一輸入端111或第二輸入端112之任一。在切換元件141選擇第一輸入端111時，則切開第二陣列電路122。在切換元件141選擇第二輸入端112時，則切開第一陣列電路121。

以下為能清楚說明本發明整體的運作，還請另外配合「第3A圖」與「第3B圖」所示的第一陣列電路與第二控制電路示意圖。

以選擇第一輸入端111為例。將被測電路板與輸出端131相連接，將輸出腳位132分別連接至被測電路板上的相應引腳。

並透過切換元件141選擇第一輸入端111，使用者可以經由第一輸入端111選擇不同的第一控制腳位。假設所選擇的是「第3A圖」中第一與第二之腳位(在「第3A圖」中係以粗黑線作為選擇的腳位)。當完成第一控制腳位的選擇後，切換元件141會致能相應腳位所連接的中斷繼電器152(在「第3A圖」中係以”■”作為導通的繼電器)。

接著，測試者在透過切換單元選擇欲測試的輸出腳位132，並致能連接該輸出腳位132的第一繼電器123。在致能所選擇的第一繼電器123後，即可透過輸出腳位132向被測電路板進行測試訊號的發送。由於第二陣列電路122中的繼電器並未被致能，所以訊號並不會從第二陣列電路122流向第二輸入端112。

除了透過第一輸入端111外，本發明可以也可以透過第二輸入端112對被測電路板進行測試。當測試者透過切換元件141選擇第二輸入端112後，切換元件141會將第一陣列電路121中的繼電器斷開。將第一陣列電路121的繼電器斷開可以避免測試訊號由第二輸入端112流向第一輸入端111。接著，測試者從第二輸入端112中選擇第二控制腳位。由於第二輸入端112與第二陣列電路122是採用串行連接。因此需要另行設置多個節點用以連接第一陣列電路121。在本實施態樣中係以「第3B圖」所示，在第一陣列電路121與第二陣列電路122間會設置若干個連接繼電器。在「第3B圖」中係以黑色箭頭代表第二輸入端112所選擇的腳位。當測試者選擇欲測試的第二控制腳位與輸出腳位132時，切換元件141會將相應的第二繼電器124與第一繼電器123切換成導通狀態，如「第3B圖」所示。並將測試訊號透過相應的第二控制腳位與繼電器傳送至輸出腳位132，藉以對被測電路板進行相應的測試。

本發明所提供的一種陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置，使用者可以選擇不同的輸入端，如此一來可以不需另外設置不同腳位數量的輸出端131。並透過繼電器所形成陣列電路從中選擇欲測試的輸出腳位132。透過上述的陣列電路與輸出腳位132可以從預設數量的腳位對不同微控制單元進行測試。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

111．．．第一輸入端

112．．．第二輸入端

121．．．第一陣列電路

122．．．第二陣列電路

123．．．第一繼電器

124．．．第二繼電器

131．．．輸出端

132．．．輸出腳位

141．．．切換元件

151‧‧‧緩衝器

152‧‧‧中斷繼電器

第1圖係為本發明之架構示意圖。

第2圖係為本發明之電路架構示意圖。

第3A圖係為本發明的第一陣列電路示意圖。

第3B圖係為本發明的第二控制電路示意圖。

111．．．第一輸入端

112．．．第二輸入端

121．．．第一陣列電路

122．．．第二陣列電路

123．．．第一繼電器

124．．．第二繼電器

132．．．輸出腳位

141．．．切換元件

151．．．緩衝器

152．．．中斷繼電器

Claims (4)

1. 一種陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置，提供不同的通道數量的微控制單元的測試，用以測試不同被測電路板，該陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置包括：一第一輸入端，更包括多個第一控制腳位，每一該第一控制腳位電性連接於一緩衝器；一第二輸入端，更包括多個第二控制腳位；一輸出端，其係包括多個輸出腳位，該輸出端用以連接一被測電路板；一第一陣列電路，具有多個第一繼電器，該些第一繼電器的一部分互相串接並且分別與該些輸出腳位其中之一相連接，該些第一繼電器的另一部分互相串接並且分別與連接有該些輸出腳位其中之一的該些第一繼電器相連接，串接的該些第一繼電器的一側與相應的該緩衝器相連接；一第二陣列電路，具有多個第二繼電器，該些第二繼電器以陣列排列相連接，該第二陣列電路的一側邊的該些第二繼電器與該第二輸入端的該些第二控制腳位相連接，該第二陣列電路的另一側邊的該些第二繼電器電性連接於該第一陣列電路的該些第一繼電器；以及一切換元件，電性連結於該第一陣列電路與該第二陣列電路之間，該切換元件用以選擇該第一輸入端或該第二輸入端之任一，在選擇該第一輸入端時，則切開該第二陣列電路，在選 擇該第二輸入端時，則切開該第一陣列電路。
2. 如請求項1所述之陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置，其中每兩個該第一繼電器串接，並連接至該輸出腳位。
3. 如請求項1所述之陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置，其中該第一輸入端接收一存取要求，用以接通該第一陣列電路的部分該些第一繼電器。
4. 如請求項3所述之陣列式通用輸入輸出引腳的測試裝置，其中每一該緩衝器與該第一陣列電路間更包括一中斷繼電器，用以導通該存取要求所選擇的該第一繼電器與所串接的該些第一繼電器。