具有输出管脚扩充功能的控制装置及输出管脚的扩充方法

摘要

一种具有输出管脚扩充功能的控制装置及输出管脚的扩充方法，用于扩充一控制单元的数据输出管脚，将具有多个数据传输管脚的至少一个移位缓存单元连接至所述控制单元，以使所述移位缓存单元可接收所述控制单元所产生的行选通信号、多位数据、频率信号以及使能信号；接着令所述控制单元发送所述使能信号，以使所述移位缓存单元依据所述控制单元所产生的频率信号来对所述多位数据中的各个位进行移位缓存；最后，令所述控制单元输出所述行选通信号，以使所述移位缓存单元以并行的方式通过所述多个数据传输管脚来输出所述多位数据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有输出管脚扩充功能的控制装置及输出管脚的扩充方法，更详而言，涉及一种利用移位缓存单元达到输出管脚扩充目的的具有输出管脚扩充功能的控制装置及输出管脚的扩充方法。

背景技术

一般的电子系统(包括计算机系统、服务器系统或各种网络设备等)的众多功能是通过系统的中央处理单元的通用输入输出管脚(general-purpose I/O pin)所输出的信号驱动LED灯进行功能指示。以具有无线上网功能的无线网络路由器为例，所述无线网络路由器具有LED灯，用来提示所述无线上网功能的运行状况，所述提示功能包括系统开启(sysbooting)指示功能、系统准备(sysready)指示功能、无线网络中断联机(Wlandisconnect)指示功能、无线网络位置系统扫描(WlanWpsScan)指示功能、无线网络IEEE802.11b模式(Wlan11aMode)指示功能、无线网络IEEE802.11g模式(Wlan11gMode)指示功能、无线网络不顺畅(WlanInactivity)指示功能、无线网络传输速率低(WlanRateLow)指示功能、无线网络传输速率高(WlanRateHigh)指示功能、无线网络传输速率中等(WlanRateMid)指示功能、以太网络顺畅(EthernetActivity)指示功能等。为能够对无线网络路由器的所述这些功能进行提示，无线网络路由器上需配备有大量的LED灯来对所述这些功能进行指示。然而，中央处理单元的GPIO管脚的数目有限，无法提供足够多的GPIO管脚以输出驱动信号来驱动大量的LED灯。

有鉴于此，遂有业界采用在印刷电路板上增设许多逻辑闸以及复杂线路来扩充GPIO管脚的数目，此方式虽可扩充GPIO管脚的数目，然而这会增加电路板的空间，并不适用于空间有限的产品上。

因此，如何提出一种具有输出管脚扩充功能的控制装置及输出管脚的扩充方法，以克服上述现有技术的缺点，已成为目前业界亟待克服的课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有输出管脚扩充功能的控制装置及输出管脚的扩充方法，以一种简化线路设计、节约印刷电路板空间、以及降低设计成本的方式达到输出管脚扩充的目的。

为达上述及其它目的，本发明提供一种具有输出管脚扩充功能的控制装置，所述具有输出管脚扩充功能的控制装置包括：控制单元，用以产生行选通信号、多位数据、频率信号以及使能信号，且具有第一、第二、第三及第四输出管脚以对应输出所述行选通信号、所述多位数据、所述频率信号以及所述使能信号；以及移位缓存单元，其具有行选通信号管脚、数据管脚、频率信号管脚、使能信号管脚以及多个数据传输管脚，所述行选通信号管脚、所述数据管脚、所述频率信号管脚及所述使能信号管脚分别与所述控制单元的所述第一、所述第二、所述第三及所述第四输出管脚连接，所述移位缓存单元用于通过所述使能信号管脚接收所述使能信号，且依据所述频率信号对通过所述数据管脚所接收的所述多位数据中的各个位进行移位缓存，并通过所述行选通信号管脚接收所述行选通信号，同时以并行的方式通过所述多个数据传输管脚来输出所述多位数据。

所述控制单元还用于累加所述频率信号的频率数目，以及当累加达到所述多位数据所包含的位的位数目时产生所述行选通信号。此外，所述控制单元在累加所述频率数目达到所述多位数据所包含的位的位数目时改变所述行选通信号的电位，以使能所述移位缓存单元来输出所述多位数据。

本发明的具有输出管脚扩充功能的控制装置包括两个移位缓存单元，且各所述移位缓存单元之间通过所述数据管脚与所述多个数据传输管脚中的一个相连接。

本发明的输出管脚的扩充方法，用以扩充一控制单元的数据输出管脚，所述输出管脚的扩充方法包括：将具有多个数据传输管脚的至少一个移位缓存单元连接至所述控制单元，以使所述移位缓存单元可接收所述控制单元所产生的行选通信号、多位数据、频率信号以及使能信号；令所述控制单元发送所述使能信号，以使所述移位缓存单元依据所述控制单元所产生的频率信号来对所述多位数据中的各个位进行移位缓存；令所述控制单元输出所述行选通信号，以使所述移位缓存单元以并行的方式通过所述多个数据传输管脚输出所述多位数据。

相较于现有的在印刷电路板上增设许多逻辑门及复杂线路来完成IO管脚的扩充的技术，本发明通过软件程序配合移位缓存单元将控制单元的一个输出管脚扩充成多个输出管脚，与现有技术相比，本发明无需设计复杂线路及使用很多的逻辑门，因而可节约印刷电路板空间，节约设计成本。且与现有技术相比，本发明的电路架构更简化。

附图说明

图1为本发明的具有输出管脚扩充功能的控制装置的电路图；

图2显示了本发明的具有输出管脚扩充功能的控制装置通过软件程序所产生的行选通信号(STR)、多位数据(D)及频率信号(CLK)的时序图；以及

图3显示了本发明的输出管脚的扩充方法的实施例的流程示意图。

主要组件符号说明

10控制单元

10a、10b、10c、10d输出管脚

12、14移位缓存单元

AR7420-VDD25电源

C电容

CLK脉冲信号管脚

D数据管脚

d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9输出管脚

d10、d11、d12、d13、d14、d15、d16输出管脚

OE使能信号管脚

Q1、Q2、...Q8、QS、数据传输管脚

R1、R2、R3电阻

STR行选通管脚

VDD、VSS管脚

具体实施方式

以下是通过特定的具体实例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修改与变化。

本发明的具有输出管脚扩充功能的控制装置包括控制单元与移位缓存单元。为简单明了地说明本发明，以下实施例中以所述控制装置包括二个移位缓存单元为例进行图示说明，但并非以此限制本发明，而本发明中的移位缓存单元的数目可视所述控制装置所要扩充的输出管脚的数目来决定。

请参阅图1，其为本发明的具有输出管脚扩充功能的控制装置的电路图，所述控制装置包括控制单元10，移位缓存单元12、14。

控制单元10具有输出管脚10a、10b、10c及10d。控制单元10通过移位缓存单元12及14以及读取软件程序(在此未示出)来达到扩充输出管脚10a、10b、10c及10d的功能，所述软件程序可内位于控制单元10所提供的内存(在此未示出)中或储存于控制单元10外部的储存媒体(在此未示出)中。所述软件程序用以产生行选通信号(STR)、多位数据(D)、频率信号(CLK)及使能信号(OE)，并将所述这些信号分别经由输出管脚10a、10b、10c及10d输出。在本实施例中，控制单元10为中央处理单元，而这些输出管脚10a、10b、10c及10d为所述中央处理单元的通用输出管脚。

在本实施例中，移位缓存单元12、14以74HC4049芯片为例进行说明。如图1所示，移位缓存单元12及14分别具有行选通信号管脚(STR)、数据管脚(D)、频率信号管脚(CLK)、使能信号管脚(OE)及多个数据传输管脚(Q1、Q2、...Q8、QS、)，这些数据传输管脚(Q1、Q2、...Q8、QS、)作为所述控制单元的扩充输出管脚。移位缓存单元12及14的行选通信号管脚(STR)、频率信号管脚(CLK)及使能信号管脚(OE)分别与控制单元10的输出管脚10a、10c及10d连接，用以分别接收控制单元10输出的行选通信号(STR)、频率信号(CLK)及使能信号(OE)。移位缓存单元12的数据管脚(D)与控制单元10的输出管脚10b连接，用以接收多位数据(D)，而移位缓存单元14的数据管脚(D)与移位缓存单元12的数据传输管脚QS连接。本实施例通过移位缓存单元12及14之间的相互串接，以将原本4个输出管脚(亦即，输出管脚10a、10b、10c及10d)扩充至16个输出管脚(亦即，移位缓存单元12的输出管脚d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7及d8，及移位缓存单元14的输出管脚d9、d10、d11、d12、d13、d14、d15及d16)。

移位缓存单元12及14的VDD管脚连接至电源AR7420_VDD25，并且，VDD管脚另经由电容C(电容C的电容值为0.1μF)接地。移位缓存单元12及14的VSS管脚接地。电阻R1连接于控制单元10的输出管脚10d与移位缓存单元12的使能信号管脚(OE)之间，电阻R1连接于移位缓存单元12的使能信号管脚(OE)的一端经由电阻R2连接至电源AR7420_VDD25，电阻R1连接于移位缓存单元12的使能信号管脚(OE)的一端经由电阻R3接地。

移位缓存单元12提供8个数据传输管脚Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7及Q8作为输出管脚d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7及d8，移位缓存单元14提供3个数据传输管脚Q1、Q2及Q3作为输出/输出管脚d9、d10及d11，移位缓存单元14其余的数据传输管脚Q4、Q5、Q6、Q7及Q8处于浮接状态。移位缓存单元12及14共同将控制单元10的输出管脚10b输出的11位数据(d1d2......d11)以并行(parallel)方式经由所述11个数据传输管脚(移位缓存单元12的数据传输管脚Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7及Q8，及移位缓存单元14的数据传输管脚Q1、Q2及Q3)输出。

请一并参阅图2，其显示了本发明的具有输出管脚扩充功能的控制装置通过所述软件程序所产生的行选通信号(STR)、多位数据(D)及频率信号(CLK)的时序图。本实施例中，控制单元10读取所述软件程序并据此产生行选通信号(STR)、多位数据(D)及频率信号(CLK)，再分别通过输出管脚10a、10b及10c输出行选通信号(STR)、多位数据(D)及频率信号(CLK)。如图2所示，频率信号(CLK)具有11个脉冲，在所述11个脉冲的时间内，行选通信号(STR)始终处于低电位，从而将移位缓存单元12及14的行选通信号管脚(STR)始终维持于截止状态，并使移位缓存单元12及14的数据传输管脚(Q1、Q2、...Q8、QS、)不会传输数据。接着，控制单元10依据所述软件程序产生使能信号(OE)，并通过输出管脚10d输出使能信号(OE)，以使移位缓存单元12及14处于使能状态。另一方面，移位缓存单元12及14依据所接收到的频率信号(CLK)将所接收的每一位数据进行移位缓存，同时，所述软件程序会累加移位缓存单元12及14所接收到的频率信号(CLK)的数目，以于累加所述数目到达11时，产生具有高电位的行选通信号(STR)，从而使移位缓存单元12及14的行选通信号管脚(STR)处于使能状态，以将所述11位数据d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9、d10及d11分别通过移位缓存单元12的数据传输管脚Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8及移位缓存单元14的数据传输管脚Q1、Q2和Q3输出。在此需提出说明的是，移位缓存单元12及14对串行数据进行移位处理后并行输出的技术是现有技术，在此不做赘述。

需特别说明的是，在上述实施例中，仅以移位缓存单元12及14为74HC4049芯片为例进行说明，但并非以此限制本发明，在本发明的其它实施例中亦可依据实际设计需要以其它与74HC4049芯片功能相似的电子器件代替，且所需的电子器件的数目可视需扩充的输出管脚的数目来决定，并非以图1所示的2个彼此串接的移位缓存单元为限。

接着，如图3所示，用以说明本发明的输出管脚的扩充方法的实施例的流程示意图，藉以扩充控制单元的数据输出管脚，首先执行步骤S1，将具有多个数据传输管脚的至少一个移位缓存单元连接至控制单元，使所述移位缓存单元可接收所述控制单元所产生的行选通信号、多位数据、频率信号以及使能信号，接着行进至步骤S2。

在步骤S2，设所述控制单元欲输出的位数据的位数目N，及设定控制单元欲输出的位数据的值，本实施例的位数目N等于数据输出管脚的数量，接着行进至步骤S3。

在步骤S3，令控制单元发送使能信号，并设定位移次数i＝0，即作为位数据输出操作的启动，接着行进至步骤S4。

在步骤S4，控制单元依据频率信号，设定i＝i++，用以记录并更新位移次数，且使移位缓存单元对位数据中的各个位进行移位缓存，即，每产生一个频率信号则使欲输出的位数据的各位产生移位及缓存动作，接着行进至步骤S5。

在步骤S5，判断目前的位移次数i是否等于所设定的位数据的位数目N，若是，则行进至步骤S6，若否，则返回步骤S4，以持续地将控制单元欲输出的位数据的各位进行移位缓存，直到多位数据中的最后一个位已移位缓存完毕。

在步骤S6，当控制单元判断出移位缓存单元移位缓存到多位数据中的最后一位时，即位移次数i等于位数目N，则输出行选通信号，以使移位缓存单元以并行的方式通过所述多个数据传输管脚输出位数据。

在此需提出说明的是，本发明的输出管脚的扩充方法并不限于上述实施例所示的流程步骤，亦即，并不局限于变量N及i的设定及逻辑判断的方式，换言之，只要能实现当移位缓存单元移位缓存到多位数据中的最后一位后，而使移位缓存单元以并行的方式将多位数据通过多个数据传输管脚输出的设定及逻辑判断的方式均可采用。

综上所述可知，相较于现有的以在外部设计许多逻辑门及复杂线路来完成IO管脚的扩充的技术，本发明主要通过软件程序配合移位缓存单元来达到扩充控制单元的输出管脚的目的，与现有技术相比，本发明无需设计复杂线路及使用很多的逻辑门，因而可节约印刷电路板空间，节约设计成本。且与现有技术相比，本发明的电路架构更简化。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改与变化。因此，本发明的权利保护范围如所附的权利要求书所述。