[实用新型]通用输入输出接口电路

说明书

本申请公开了一种通用输入输出接口电路，通用输入输出接口电路包括数字输出通道和端口检测电路，数字输出通道根据第一使能信号和第一内部数据为连接端口提供端口数字输出信号，端口检测电路将连接端口的端口数字输出信号与第一内部数据进行比较，当端口数字输出信号与第一内部数据不一致时实时提供端口异常指示信号，标志输出到连接端口的端口数字输出信号异常，实现了通用输入输出接口电路的输出异常报警功能。

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，具体地，涉及一种通用输入输出接口电路。

背景技术

通用输入输出接口(General Purpose Input Output,GPIO)电路被普遍应用于片上系统芯片(System On Chip,SOC)和微控制单元 (Microcontroller Unit，MCU)中，主要用于芯片内部信号和芯片外部信号之间的交换。GPIO电路通常用于将芯片内部提供的数据进行电平转换和驱动以产生对外的数据信号，和/或将来自芯片外部的数据进行电平转换得到能够被芯片识别的数据信号，同时，GPIO电路还提供使能控制、输入输出控制以及上拉和下拉控制等功能。

图1示出一种传统的GPIO电路的电路示意图。如图1所示，传统的GPIO电路100包括数字输出通道110、数字输入通道120、模拟输入输出通道130以及上拉和下拉电路140。

数字输出通道110用于根据第一使能信号OEN以及来自芯片的第一内部数据DO产生端口数字输出信号，并将端口数字输出信号通过连接端口PAD输出至外部电路。数字输出通道110通常包括控制模块112和后置驱动功率管MP1和MN1。

数字输入通道120用于根据第二使能信号AEN在连接端口PAD处接收外部数字输入信号，并对外部数字输入信号进行处理以得到能够被芯片识别的第二内部数据DI，数字输入通道120通常采用包括带迟滞特征的电路来对数字输入信号进行缓冲，以消除输入噪声，例如可以包括施密特触发器电路SMIT1。数字输入通道120也可以包括电平转换电路，电平转换电路用于将外部数字输入信号的电平(例如为3.3V)转换为能够被芯片识别的电平(例如将3.3V转换为1.2V)。

控制模块112包括非门INV1、或门OR1、非门INV2以及与门AND1，其用于根据第一内部数据DO和第一使能信号OEN产生用于控制后置驱动功率管MP1和MN1的输出控制信号。第一使能信号OEN用于控制数字输出通道110提供推挽输出或三态输出，当第一使能信号OEN有效时，第一内部数据DO用于决定连接端口PAD处的端口数字输出信号的电平状态是低电平还是高电平。

后置驱动功率管MP1和MN1用于根据多个逻辑控制门电路INV1、 OR1、INV2以及AND1提供的输出控制信号在连接端口PAD处提供端口数字输出信号。

模拟输入输出通道130用于在第二使能信号AEN的控制下，将芯片内的模拟信号AVIO通过连接端口PAD与芯片外部电路的模拟信号进行双向传输。示例的，模拟输入输出通道130可以包括传输门MC1，当第二使能信号AEN有效时，传输门MC1导通。

上拉和下拉电路140的开启和关闭受控于上拉使能信号RUEN和下拉使能信号RDEN。当上拉使能信号RUEN有效时，上拉和下拉电路140 将端口数字输出信号电平上拉到电源电压VDD。当下拉使能信号RDEN 有效时，上拉和下拉电路140用于将端口数字输出信号下拉到地。

图2a示出传统的GPIO电路驱动功率开关器件的电路示意图。如图 2a所示，芯片内部的第一内部数据DO通过GPIO电路100输出到连接端口PAD从而可以控制功率开关310的开启和关断。在MCU的开发过程中，与连接端口PAD相连的外部负载会在较大的范围内波动。通常来说，在一定的工作频率要求下，与连接端口PAD连接的外部负载电容越大，GPIO电路100所需的驱动能力就越强，然而GPIO电路100的驱动能力并不能一直增大，当与连接端口PAD连接的负载超出GPIO电路100 的驱动能力限制时，可能会导致GPIO电路100数字信号异常输出的情况发生。