一、引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微控制器（MCU）在工業(yè)控制、汽車電子、商業(yè)航天等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。國科安芯推出的AS32S601 系列 MCU 以其卓越的性能和可靠性，成為了眾多設(shè)計(jì)工程師的首選之一。為了確保其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性，對(duì) GPIO 引腳的 Sink（灌電流）和 Source（拉電流）驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行測試具有重要意義。

二、測試目的

驗(yàn)證 AS32S601 系列 MCU GPIO 引腳的 Sink 和 Source 驅(qū)動(dòng)能力，評(píng)估其在驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性，為工業(yè)控制、汽車電子、商業(yè)航天等領(lǐng)域的外設(shè)連接設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)，確保其能夠滿足各種復(fù)雜應(yīng)用場景下的需求。

三、測試依據(jù)

1. 硬件規(guī)格 ：AS32S601 系列 MCU 芯片GPIO 引腳支持高電流輸出，最大輸出能力為 20mA，可通過軟件靈活配置為推挽輸出、開漏輸出等多種模式。其工作輸入電壓范圍為 2.7V~5.5V，具備良好的寬電壓適應(yīng)性。
2. 通用標(biāo)準(zhǔn) ：基于 GPIO 驅(qū)動(dòng)能力測試規(guī)范，重點(diǎn)驗(yàn)證引腳在額定電流下的電壓保持能力，確保其在規(guī)定的電流范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定地輸出電壓，從而保證外部設(shè)備的正常運(yùn)行。

四、測試環(huán)境

1. 硬件準(zhǔn)備

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2. 軟件準(zhǔn)備

配置相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境，使 GPIO 引腳能夠按照測試要求進(jìn)行模式設(shè)置，如推挽輸出模式等。同時(shí)，調(diào)試工具用于實(shí)時(shí)讀取 GPIO 輸出狀態(tài)及參數(shù)，以便及時(shí)掌握引腳的工作情況，為測試結(jié)果的分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

五、測試原理

（一）Source 能力

當(dāng) GPIO 引腳配置為推挽輸出高電平時(shí)，向外部負(fù)載提供電流。在測試過程中，逐步增加負(fù)載電流，觀察并記錄 GPIO 引腳輸出電壓的變化情況。在額定電流（如 20mA）下，若輸出電壓不低于一定閾值（如 VCC-0.5V），則表明 GPIO 引腳具備良好的 Source 能力，能夠穩(wěn)定地為外部負(fù)載提供電源。

（二）Sink 能力

將 GPIO 引腳設(shè)置為推挽輸出低電平時(shí)，引腳從外部負(fù)載吸收電流。同樣地，通過調(diào)節(jié)負(fù)載電流，記錄不同電流下 GPIO 引腳的輸出電壓。在額定電流下，若輸出電壓不高于相應(yīng)閾值（如 0.5V），則說明 GPIO 引腳具有出色的 Sink 能力，可以有效地吸收外部電路的電流，保證整個(gè)電路的穩(wěn)定運(yùn)行。

六、測試步驟

（一）前期配置

1. 將測試 MCU 板接入直流電源，并將其輸出電壓設(shè)置為 3.3V（典型電壓值），以模擬常見的工作電壓環(huán)境。
2. 在開發(fā)環(huán)境中，對(duì)目標(biāo) GPIO 引腳進(jìn)行配置，將其設(shè)置為推挽輸出模式，并確保初始狀態(tài)為低電平，以便為后續(xù)的測試做好準(zhǔn)備。
3. 搭建測試回路，將 GPIO 引腳通過電阻箱與電源 / 地連接，并在電路中串聯(lián)數(shù)字萬用表，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測流經(jīng) GPIO 引腳的電流值。

（二）Source 能力測試

1. 配置 GPIO 引腳輸出高電平，然后緩慢調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使流經(jīng) GPIO 引腳的電流從 0mA 逐步增加至 20mA。在這個(gè)過程中，仔細(xì)觀察數(shù)字萬用表上的電流變化情況，確保電流的調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性。
2. 在不同的電流點(diǎn)，使用數(shù)字萬用表測量并記錄 GPIO 引腳的輸出電壓值。這些數(shù)據(jù)將用于評(píng)估 GPIO 引腳在不同負(fù)載條件下的 Source 能力。
3. 當(dāng)電流達(dá)到 20mA 時(shí)，持續(xù)觀察 GPIO 引腳輸出電壓的穩(wěn)定性，記錄其在 30 秒內(nèi)的電壓波動(dòng)情況，以評(píng)估其在額定電流下的長期穩(wěn)定性。
4. 為了確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，重復(fù)上述測試過程 3 次，并對(duì)每次的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄和分析。

（三）Sink 能力測試

1. 配置 GPIO 引腳輸出低電平，接著調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使 GPIO 引腳吸收的電流從 0mA 逐步增加至 20mA。同樣地，要確保電流調(diào)節(jié)的平穩(wěn)性和精確性，避免因電流突變對(duì) GPIO 引腳造成不必要的應(yīng)力。
2. 在不同的電流點(diǎn)，測量并記錄 GPIO 引腳的輸出電壓值，以便對(duì) GPIO 引腳的 Sink 能力進(jìn)行量化評(píng)估。
3. 當(dāng)電流達(dá)到 20mA 時(shí)，持續(xù)觀察 GPIO 引腳輸出電壓的穩(wěn)定性，記錄其在 30 秒內(nèi)的電壓變化情況，從而確定其在額定電流下的穩(wěn)定性能。
4. 重復(fù)測試 3 次，以獲取足夠的數(shù)據(jù)樣本，為后續(xù)的測試結(jié)果分析提供充分的依據(jù)。

七、測試標(biāo)準(zhǔn)

八、測試結(jié)果分析

（一）數(shù)據(jù)整理

將多次測試所得到的 GPIO 引腳輸出電壓與電流的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪制出電壓 - 電流（V-I）特性曲線圖。通過觀察曲線的形狀和走勢，可以直觀地了解 GPIO 引腳在不同電流下的電壓變化情況，從而對(duì)其 Sink 和 Source 能力有一個(gè)清晰的總體認(rèn)識(shí)。

（二）穩(wěn)定性評(píng)估

分析 GPIO 引腳在額定電流（20mA）下輸出電壓的穩(wěn)定性情況，包括電壓的波動(dòng)幅度、波動(dòng)頻率等參數(shù)。較小的電壓波動(dòng)幅度和較低的波動(dòng)頻率表明 GPIO 引腳在長時(shí)間工作時(shí)具有較好的穩(wěn)定性，能夠可靠地驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

（三）與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

將測試結(jié)果與上述測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，判斷 GPIO 引腳的 Sink 和 Source 能力是否滿足設(shè)計(jì)要求。若測試結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)，則說明 AS32S601 系列 MCU 的 GPIO 引腳在該測試條件下能夠正常工作；反之，則需要進(jìn)一步分析原因，找出可能存在的問題，如硬件設(shè)計(jì)缺陷、軟件配置錯(cuò)誤等，并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

九、結(jié)論

經(jīng)過對(duì) AS32S601 系列 MCU GPIO 引腳 Sink/Source 能力的嚴(yán)格測試和詳細(xì)分析，可以得出以下結(jié)論：

1. 該系列 MCU 的 GPIO 引腳 Sink/Source 能力完全符合設(shè)計(jì)規(guī)格，在 20mA 額定驅(qū)動(dòng)電流下，能夠穩(wěn)定地輸出或吸收電流，且在 3.3V 供電電壓下，輸出高電平和低電平均能達(dá)到相應(yīng)的電壓要求，滿足工業(yè)、汽車及商業(yè)航天領(lǐng)域常規(guī)外設(shè)驅(qū)動(dòng)的需求。
2. 其 2.7V~5.5V 的寬電壓適應(yīng)性使得該 MCU 能夠在多種不同的供電環(huán)境下穩(wěn)定工作，為復(fù)雜多變的實(shí)際應(yīng)用提供了有力保障。
3. 靈活的輸出模式配置（如推挽輸出、開漏輸出等）以及 LQFP144 封裝的布局優(yōu)勢，使得 AS32S601 系列 MCU 在電路設(shè)計(jì)和 PCB 布局布線方面具有較高的靈活性和便利性，有利于工程師根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。

審核編輯 黃宇