CN103580672A - 一种可控的输入/输出接口控制电路及其使用方法 - Google Patents
一种可控的输入/输出接口控制电路及其使用方法 Download PDFInfo
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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
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***中,为了实现***和设备的监控和故障诊断,必须对被测***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***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***调试过程中,需要更改相应通道的输入/输出方向,因此***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***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***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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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1213222A (zh) * | 1997-09-29 | 1999-04-07 | 日本电气株式会社 | 输入电路 |
US6222397B1 (en) * | 1997-09-18 | 2001-04-24 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Output circuit with switching function |
CN1448846A (zh) * | 2002-04-03 | 2003-10-15 | 友讯科技股份有限公司 | 具共用相同使用者输出入介面的智慧型网络交换装置 |
CN101425986A (zh) * | 2007-10-31 | 2009-05-06 | 松下电器产业株式会社 | 能够在单端传输与差分传输之间转换的接口电路 |
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20140212 |