专利名称：通用序列总线端口测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试装置，特别涉及一种用以测试通用序列总线端口的供电规范的测试装置。
背景技术：
目前所使用的电子设备，大多皆配置有通用序列总线端口。通用序列总线端口是用以连接电子设备的外部装置的一种串行端口总线。通用序列总线端口尤其被广泛地使用在计算机上，但也可以用在机顶盒(Set top box)和游戏机上。通用序列总线端口可用以使得电子设备与其便携装置(Universal Serial BusDevice，USB设备)之间可直接交换数据。当使用者把USB设备连接至电子设备的通用序列总线端口后，电子设备首先先检测USB设备是否已成功连接在通用序列总线端口上。若已成功连接，然后电子设备才能够进行与USB设备之间的数据交换，进而实现USB设备的功能。因此，为了验证电子设备的通用序列总线端口能够正常工作，在电子设备出厂检验与日常维护时，测试者或使用者需要进行测试通用序列总线端口的质量问题的动作。一般而言，通用序列总线端口的规范，要求其供电电压不能超过5. 25伏特。因此， 在正常操作的情况之下，通用序列总线端口提供的电压介于4. 75至5. 25伏特之间，并且通用序列总线端口的输出电流不超过500毫安(mA)。所以，在测试通用序列总线端口传输数据的性能是否正常时，通常会通过带有USB 插头的鼠标、键盘、游戏杆、打印机或移动硬盘等设备来完成。在测试过程中，可把上述的 USB设备插入通用序列总线端口，再经由电子设备的测试程序查看是否有检测到该USB设备的存在，接着才检测该USB设备是否能够正常工作。然而，此种测试方式存在有一问题 当电子设备包括多个通用序列总线端口时，测试者需逐一把USB设备分别插入每一个通用序列总线端口上。此一程序不但增加了测试过程的复杂度，也使得测试时间过长且效率过低。此外，为了检验通用序列总线端口的供电电压与电流是否符合规范，测试者还必须在上述用以测试通用序列总线端口传输数据的性能是否正常的USB设备外，额外设置其它可用以检测电压、电流的测试装置。所以，此项动作同时也增加了通用序列总线端口的测试成本。
发明内容
基于上述现有技术存在有测试成本与测试复杂度的问题，本发明提出一种通用序列总线端口测试装置，用以测试一电子设备的一通用序列总线端口。通用序列总线端口测试装置，包括一电流检测器、一电压比较器、一模拟数字数据转换器、一微控制器以及一负载电路。电流检测器，可用以检测产生于通用序列总线端口的一输出电流并且产生对应于输出电流的一模拟比较电压。电压比较器，可用以根据模拟比较电压与一参考电压输出一指示信号。模拟数字数据转换器，可用以连接电流检测器与通用序列总线端口，以将模拟比较电压与产生于通用序列总线端口的一模拟输出电压转换成一数字比较电压与一数字输出电压。微控制器，可用以接收产生于通用序列总线端口的一差分信号、数字比较电压与数字输出电压。负载电路，可用以连接于通用序列总线端口测试装置的一输出接点、电压比较器与微控制器之间。并且，负载电路可用以根据微控制器与指示信号形成导通状态和关闭状态其中之一。本发明的功效在于，根据本发明的一实施例所揭露的通用序列总线端口测试装置，不仅可完成对通用序列总线端口的基本传输类型的测试，还可同时达到对其供电规范 (输出电压与输出电流)的测试功能。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为根据本发明的一-实施例的通用序列总线端口测试:
图2为根据本发明的一-实施例的电流检测器的示意图3为根据本发明的一-实施例的输入信号单元的示意图
图4为根据本发明的一-实施例的显示状态单元的示意图
图5为根据本发明的一-实施例的通讯转换电路的示意图
图6为根据本发明的一-实施例的负载电路的示意图。
其中，附图标记
10通用序列总线端口
100电流检测器
102电流监测单元
104监测电阻
200电压比较器
300模拟数字数据转换器
400微控制器
500负载电路
600电可擦拭可编程只读存储器
700输入信号单元
800显示状态单元
900通讯转换电路
910静态随机存取存储器
VBUS输出端
D+双绞线正端
D-双绞线负端
GND接地端
VCC电源
Va模拟输出电压
I0输出电流
Vdif差分信号
V ac模拟比较电压
Vr输出接点
V f * ref参考电压
Vind指示信号
Vd数字输出电压
Vdc数字比较电压
S1开关组件
R6输入电阻
Vs第一输出电压
ν err错误信号
D1发光二极管
R5显示电阻
U1电路组件
C1第一电容
C2第二电容
C3第三电容
C4第四电容
C5第五电容
Jl第一输出器
J2第二输出器
1第一接脚
2第二接脚
3第三接脚
4第四接脚
5第五接脚
6第六接脚
7第七接脚
8第八接脚
9第九接脚
10第十接脚
11第十一接脚
Ri第一电阻
R2第二电阻
R3第三电阻
R4第四电阻
Qi第一晶体
Q2第二晶体
Q3第三晶体
Q4第四晶体
Rid负载电阻
LDO稳压器
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述请参阅图1，为根据本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置。此种通用序列总线端口测试装置可用以测试一电子设备的通用序列总线端口 10。此通用序列总线端口测试装置包括一电流检测器100、一电压比较器200、一模拟数字数据转换器300、一微控制器400以及一负载电路500。通用序列总线端口 10包括有四端点，分别为输出端VBUS、双绞线正端D+、双绞线负端D-与接地端GND。其中，接地端GND用以接地。输出端VBUS可用以输出通用序列总线端口 10的一模拟输出电压Va与一输出电流I。，并且输出端VBUS可用以连接USB设备。 双绞线正端D+与双绞线负端D-可用以提供一差分信号Vdif，并且差分信号Vdif可用以驱动USB设备，例如通用序列总线端口测试装置。如图1所示，电流检测器100连接于通用序列总线端口 10、负载电路500、模拟数字数据转换器300与电压比较器200之间。电流检测器100可用以检测通用序列总线端口 10的输出电流I。，并且根据输出电流I0输出一模拟比较电压va。。其中，模拟比较电压Va。相应于输出电流I0 当输出电流I0小于500毫安时，其相应的模拟比较电压va。会介于0伏特至1伏特之间。而当输出电流I0大于500毫安时，其相应的模拟比较电压Va。会介于1伏特至2伏特之间。电流检测器100的详细示意图，请参阅图2。根据本发明的一实施例，电流检测器 100包括一电流监测单元102与一监测电阻104。其中，电流监测单元102包括多个接脚，这些接脚可分别用以连接接地GND、一电源VCC、通用序列总线端口 10的输出端VBUS、一输出接点VK、电压比较器200与模拟数字数据转换器300。监测电阻104连接于通用序列总线端口 10的输出端VBUS与输出接点Vk之间。电流监测单元102可用以根据监测电阻104两端的压降与监测电阻104的电阻值，计算出通用序列总线端口 10的输出电流I。。电流监测单元102可包括有六个接脚，但值得一提的是，凡可达到电流监测功能的单元组件并不局限于接脚数目为六个。为了清楚说明，于此是以接脚数目为六的电流监测单元102揭示如上。电压比较器200的正输入端连接于电流检测器100与模拟数字数据转换器300的接点。电压比较器200的负输入端连接一参考电压Vref，其中参考电压为1伏特。电压比较器200的输出端连接负载电路500。借此连接关系，电压比较器200可用以接收模拟比较电压Va。、比较模拟比较电压Va。与参考电压Vref并且输出一指示信号Vind。其中，指示信号Vind可用以控制负载电路500的导通状态。当模拟比较电压Va。介于1伏特至2伏特之间时，指示信号Vind为高电位。反之，当模拟比较电压Va。介于0伏特至1伏特之间时，指示信号Vind为低电位。模拟数字数据转换器300的输入端可用以连接通用序列总线端口 10的输出端 VBUS与电流检测器100。借此连接关系，模拟数字数据转换器300可用以读取模拟输出电压Va与模拟比较电压Va。。由于模拟数字数据转换器300可用以转换模拟信号成数字信号。因此，模拟数字数据转换器300可用以输出一数字输出电压Vd与一数字比较电压Vd。。其中，数字输出电压 Vd相应于模拟输出电压Va，数字比较电压Vd。相应于模拟比较电压Va。。模拟数字数据转换器300的输出端可用以连接一电可擦拭可编程只读存储器 (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory)600 与微控制器 400。其中， 电可擦拭可编程只读存储器600可用以暂存模拟数字数据转换器300的记忆状态，且微控制器400可用以读取相应于通用序列总线端口 10的模拟输出电压Va的数字输出电压VD。微控制器400的输入端可用以连接通用序列总线端口 10的双绞线正端D+、双绞线负端D-与模拟数字数据转换器300。借此连接关系，微控制器400可用以接收差分信号 Vdif、通用序列总线端口 10的数字输出电压Vd与数字比较电压Vd。。微控制器400还可借由数字比较电压Vd。而回推得到通用序列总线端口 10的输出电流I。。所以，根据本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置可借由上述的机构连结与原理，用以测试通用序列总线端口 10的数字输出电压Vd与输出电流I。。此外，微控制器400还可用于连接于一输入信号单元700与负载电路500之间，其作动关系如图3所示。输入信号单元700包括一开关组件S1与一输入电阻&。其中，开关组件S1连接于微控制器400与一第一输出电压Vs之间。输入电阻&的一端连接于微控制器400与开关组件S1的接点，输入电阻&的另一端接地。于此，第一输出电压Vs可为3. 3 伏特。当开关组件S1被关闭时，微控制器400借由输入信号单元700被强制连接至第一输出电压Vs。因此微控制器400借此产生一低电位的错误信号Vot并且微控制器400可借由错误信号Vett控制负载电路500。由于负载电路500借由电流检测器100连接于通用序列总线端口 10，故当开关组件S1被关闭时，微控制器400借由低电位的错误信号Vm强制使得负载电路500导通。在此情况下，通用序列总线端口 10的输出电流I。超过500毫安，并且电流检测器100输出的模拟比较电压Va。介于1伏特至2伏特之间。因此，电压比较器200输出的指示信号Vind为高电位。于是，负载电路500接着被强制关闭。所以，电压比较器200可因此达到保护本发明的一实施例所揭露的通用序列总线端口测试装置的目的。根据本发明的一实施例的微控制器400的输出端，还可用以连接一显示状态单元800、一通讯转换电路900与一静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory, SRAM)910。其中，静态随机存取存储器910可用以储存微控制器400的记忆数据。
如图4所示，显示状态单元800包括一发光二极管D1与一显示电阻&。发光二极管D1连接于微控制器400与显示电阻&之间。显示电阻&的一端连接发光二极管D1，显示电阻&的另一端连接第一输出电压Vs。当本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置连接至通用序列总线端口 10并且微控制器400接收到差分信号Vdif时，发光二极管D1 会发光。所以，显示状态单元800可借此显示微控制器400与通用序列总线端口 10的连接状态。接着，请同时参阅图1与图5，其中图5是为根据本发明的一实施例的通讯转换电路900。通讯转换电路900连接微控制器400，并且可用以转换微控制器400的输出接口。 如本发明的一实施例，通讯转换电路900可以是一通讯转换芯片(MAX3232)。通讯转换芯片 (MAX3232)的内部构造为图5所示通讯转换电路900包括一电路组件仏、一第一电容C1、一第二电容C2、一第三电容 C3、一第四电容C4、一第五电容C5、一第一输出器J1与一第二输出器J2。其中，电路组件U1连接微控制器400。第一电容C1连接于电路组件U1的第一接脚1与第二接脚2之间。第二电容C2连接于电路组件U1的第三接脚3与第四接脚4之间。第三电容C3连接于电路组件仏的第五接脚5与接地之间。第四电容C4连接于电路组件仏的第六接脚6与接地之间。第五电容C5连接于电路组件仏的第七接脚7与接地之间。第一输出器J1连接电路组件U1的第八接脚8、第九接脚9与接地。第二输出器J2连接电路组件仏的第十接脚10、第十一接脚11与接地。其中，根据本发明的一实施例，第五接脚5可连接第一输出电压Vs，以供给电路组件U1电源。并且第一输出器J1与第二输出器J2皆为通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)。通讯转换电路900可用以转换微控制器400 的输出TTL接口至RS-232接口。借由通讯转换电路900的接口转换功能，本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置可用于与电子设备的其它串口通讯。请参阅图6，是为根据本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置的负载电路500。负载电路500包括一第一电阻札、一第二电阻&、一第三电阻R3、一第四电阻R4、一第一晶体管A、一第二晶体管( 、一第三晶体管( 、一第四晶体管A与一负载电阻Rld。其中，第一晶体管A的基极连接电压比较器200且第一晶体管A的源极接地。第二晶体管A的基极连接微控制器400且第二晶体管A的源极接地。第一电阻R1连接于电压比较器200与第一晶体管A的基极的接点。第二电阻&连接于微控制器400与第二晶体管％的基极的接点。第三晶体管A的基极连接第二晶体管％的漏极且第三晶体管( 的源极接地。第四晶体管A的基极连接第一晶体管A的漏极且第四晶体管A的源极连接第三晶体管A的漏极。第三电阻R3，连接于第三晶体管A的基极与第二晶体管A的漏极的接点。第四电阻R4，连接于第四晶体管A的基极与第一晶体管A的漏极的接点。负载电阻I ld，连接于输出接点Vk与第四晶体管A的漏极的间。根据本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置，其中可在第一电阻R1与第二电阻&的浮接的一端各施以3. 3伏特的电压值，在第三电阻R3与第四电阻R4的浮接的一端各施以5伏特的电压值。本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置，如1图所示，更可于输出接点Vk 连接一稳压器LD0。其中，稳压器LDO可用以降压。根据本发明的一实施例，由于稳压器LDO 系通过电流检测器100与通用序列总线端口 10连接。因此稳压器LDO可用以使得通用序列总线端口 10的模拟输出电压Va降转成较低的电压输出，以供电子设备的其它串口使用。 根据本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置，稳压器LDO可用以降转5伏特的电压并且输出3. 3伏特的电压。此外，本发明的一实施例的微控制器400可为生产于Cypress公司的FX2LP系列， 型号为CY7C68013A的EZ-USB芯片。此芯片是一种带有用以连接电子设备的通用序列总线端口的接口的高性能芯片。在芯片上主要包括有USB2. 0收发器、数据处理引擎与一个增强型的8051处理核心。其余单元组件我们并不在此赘述。由于微控制器400是为一种结合数据处理引擎的高性能芯片，因此微控制器400 不仅能够用以实现上述检测通用序列总线端口 10的输出电压与输出电流的功能，还可用以测试通用序列总线端口 10所需具备的四种传输类型控制传输、中断传输、批量传输与同步传输。其中，当通用序列总线端口测试装置与通用序列总线端口 10成功连接并可被电子设备正确识别时，可视为控制传输功能正常。当电子设备经由通用序列总线端口 10传送一中断信号至通用序列总线端口测试装置后，电子设备若能在限制时间内收到通用序列总线端口测试装置的响应讯息，则可视为中断传输功能正常。当电子设备经由通用序列总线端口 10传送一数据信号至通用序列总线端口测试装置后，若电子设备能够收到一自通用序列总线端口测试装置回传的信号，且该信号的内容等同于发送时的数据信号时，可视为批量传输功能正常。同步传输的要求即较宽松，只要通用序列总线端口测试装置能够完成与电子设备间信号的传送与接收，则可视为同步传输功能正常。为此，本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置，不仅可借由微控制器400 完成上述四种传输类型的测试，还可通过本发明的一实施例的通用序列总线端口测试装置所包括的电流检测器100、电压比较器200、模拟数字数据转换器300、微控制器400以及负载电路500完成对通用序列总线端口 10的供电规范(输出电压与输出电流)的测试功能。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种通用序列总线端口测试装置，用以测试一电子设备的一通用序列总线端口，其特征在于，该通用序列总线端口测试装置包括一电流检测器，用以检测产生于该通用序列总线端口的一输出电流以产生对应的一模拟比较电压；一电压比较器，用以根据该模拟比较电压与一参考电压输出一指示信号； 一模拟数字数据转换器，连接该电流检测器与该通用序列总线端口，以将该模拟比较电压与产生于该通用序列总线端口的一模拟输出电压转换成一数字比较电压与一数字输出电压；一微控制器，用以接收产生于该通用序列总线端口的一差分信号、该数字比较电压与该数字输出电压；以及一负载电路，连接于该通用序列总线端口测试装置的一输出接点、该电压比较器与该微控制器之间，该负载电路用以根据该微控制器与该指示信号形成导通状态和关闭状态其中之一。
2.根据权利要求1所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，还包括至少一输入信号单元，各该输入信号单元连接该微控制器，并且用以产生一错误信号， 以致使该微控制器根据该错误信号控制该负载电路。
3.根据权利要求2所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，各该输入信号单元包括一开关组件，连接于该微控制器与一第一输出电压之间；以及一输入电阻，该输入电阻的一端连接于该微控制器与该开关组件的接点，该输入电阻的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，还包括至少一显示状态单元，各该显示状态单元连接该微控制器，用以显示该微控制器与该通用序列总线端口的连接状态。
5.根据权利要求4所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，各该显示状态单元包括一发光二极管，连接该微控制器；以及一显示电阻，连接在该发光二极管相对于该微控制器的另一端和一第一输出电压之间。
6.根据权利要求1所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，该电流检测器包括一电流监测单元，连接至接地、一电源、该通用序列总线端口、该输出接点、该电压比较器与该模拟数字数据转换器；以及一监测电阻，连接于该通用序列总线端口与该输出接点之间。
7.根据权利要求1所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，该负载电路包括 一第一晶体管，该第一晶体管的基极连接该电压比较器且该第一晶体管的源极接地； 一第二晶体管，该第二晶体管的基极连接该微控制器且该第二晶体管的源极接地；一第一电阻，连接于该电压比较器与该第一晶体管的基极的接点； 一第二电阻，连接于该微控制器与该第二晶体管的基极的接点；一第三晶体管，该第三晶体管的基极连接该第二晶体管的漏极且该第三晶体管的源极接地；一第四晶体管，该第四晶体管的基极连接该第一晶体管的漏极且该第四晶体管的源极连接该第三晶体管的漏极；一第三电阻，连接于该第三晶体管的基极与该第二晶体管的漏极的接点； 一第四电阻，连接于该第四晶体管的基极与该第一晶体管的漏极的接点；以及一负载电阻，连接于该输出接点与该第四晶体管的漏极之间。
8.根据权利要求1所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，还包括一通讯转换电路，连接该微控制器，以转换该微控制器的输出接口。
9.根据权利要求8所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，该通讯转换电路包括一电路组件，连接该微控制器；一第一电容，连接于该电路组件的一第一接脚与一第二接脚之间； 一第二电容，连接于该电路组件的一第三接脚与一第四接脚之间； 一第三电容，连接于该电路组件的一第五接脚与接地之间； 一第四电容，连接于该电路组件的一第六接脚与接地之间； 一第五电容，连接于该电路组件的一第七接脚与接地之间； 一第一输出器，连接该电路组件的一第八接脚、一第九接脚与接地；以及一第二输出器，连接该电路组件的一第十接脚、一第十一接脚与接地。
10.根据权利要求9所述的通用序列总线端口测试装置，其特征在于，该第一输出器与该第二输出器为通用异步收发传输器。
全文摘要
一种通用序列总线端口测试装置，可用以测试一电子设备的一通用序列总线端口。通用序列总线端口测试装置包括一电流检测器、一电压比较器、一模拟数字数据转换器、一微控制器与一负载电路。电流检测器用以检测通用序列总线端口的一输出电流。电压比较器用以输出一指示信号，并且可借由指示信号保护负载电路。模拟数字数据转换器用以转换模拟信号并且输出数字信号。微控制器用以读取通用序列总线端口的输出电压、输出电流与测试其四种基本传输功能。此种测试装置不仅可完成通用序列总线端口的基本传输功能测试，还兼具测试其供电规范的功能。
文档编号G01R19/25GK102207899SQ20101015139
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者元哲璋, 陈玄同, 黄伟 申请人:英业达股份有限公司