一、引言
隨著電子技術的飛速發展，微控制器（MCU）在工業控制、汽車電子、商業航天等眾多領域得到了廣泛應用。國科安芯推出的AS32S601 系列 MCU 以其卓越的性能和可靠性，成為了眾多設計工程師的首選之一。為了確保其在實際應用中的穩定性和可靠性，對 GPIO 引腳的 Sink（灌電流）和 Source（拉電流）驅動能力進行測試具有重要意義。
二、測試目的
驗證 AS32S601 系列 MCU GPIO 引腳的 Sink 和 Source 驅動能力，評估其在驅動外部負載時的穩定性和可靠性，為工業控制、汽車電子、商業航天等領域的外設連接設計提供準確的參考依據，確保其能夠滿足各種復雜應用場景下的需求。
三、測試依據
硬件規格 ：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性。
通用標準 ：基于 GPIO 驅動能力測試規范，重點驗證引腳在額定電流下的電壓保持能力，確保其在規定的電流范圍內能夠穩定地輸出電壓，從而保證外部設備的正常運行。
四、測試環境
1. 硬件準備
| 設備 / 器材 | 規格要求 | 用途 |
| 測試 MCU 板 | AS32S601 系列 | 提供待測試的 GPIO 引腳 |
| 直流電源 | 2.7V~5.5V（可調） | 為 MCU 及負載供電，可模擬不同的工作電壓場景 |
| 可調負載儀 | 精度 ±1% | 模擬外部負載，通過調節負載大小來改變電流，以測試 GPIO 引腳在不同電流下的性能 |
| 數字萬用表 | 電壓 ±0.01V，電流 ±1mA | 準確測量 GPIO 引腳輸出的電壓及電流值，為測試數據提供精確的量化依據 |
| 面包板及導線 | 適配 LQFP144 封裝引腳間距 | 用于搭建測試回路，方便連接各個測試設備和元器件，確保測試電路的穩定性和可靠性 |
2. 軟件準備
配置相應的開發環境，使 GPIO 引腳能夠按照測試要求進行模式設置，如推挽輸出模式等。同時，調試工具用于實時讀取 GPIO 輸出狀態及參數，以便及時掌握引腳的工作情況，為測試結果的分析提供準確的數據支持。
五、測試原理
（一）Source 能力
當 GPIO 引腳配置為推挽輸出高電平時，向外部負載提供電流。在測試過程中，逐步增加負載電流，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，能夠穩定地為外部負載提供電源。
（二）Sink 能力
將 GPIO 引腳設置為推挽輸出低電平時，引腳從外部負載吸收電流。同樣地，通過調節負載電流，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，保證整個電路的穩定運行。
六、測試步驟
（一）前期配置
將測試 MCU 板接入直流電源，并將其輸出電壓設置為 3.3V（典型電壓值），以模擬常見的工作電壓環境。
在開發環境中，對目標 GPIO 引腳進行配置，將其設置為推挽輸出模式，并確保初始狀態為低電平，以便為后續的測試做好準備。
搭建測試回路，將 GPIO 引腳通過電阻箱與電源 / 地連接，并在電路中串聯數字萬用表，用于實時監測流經 GPIO 引腳的電流值。
（二）Source 能力測試
配置 GPIO 引腳輸出高電平，然后緩慢調節電阻箱的阻值，使流經 GPIO 引腳的電流從 0mA 逐步增加至 20mA。在這個過程中，仔細觀察數字萬用表上的電流變化情況，確保電流的調節精度和穩定性。
在不同的電流點，使用數字萬用表測量并記錄 GPIO 引腳的輸出電壓值。這些數據將用于評估 GPIO 引腳在不同負載條件下的 Source 能力。
當電流達到 20mA 時，持續觀察 GPIO 引腳輸出電壓的穩定性，記錄其在 30 秒內的電壓波動情況，以評估其在額定電流下的長期穩定性。
為了確保測試結果的準確性和可靠性，重復上述測試過程 3 次，并對每次的測試數據進行詳細記錄和分析。
（三）Sink 能力測試
配置 GPIO 引腳輸出低電平，接著調節電阻箱的阻值，使 GPIO 引腳吸收的電流從 0mA 逐步增加至 20mA。同樣地，要確保電流調節的平穩性和精確性，避免因電流突變對 GPIO 引腳造成不必要的應力。
在不同的電流點，測量并記錄 GPIO 引腳的輸出電壓值，以便對 GPIO 引腳的 Sink 能力進行量化評估。
當電流達到 20mA 時，持續觀察 GPIO 引腳輸出電壓的穩定性，記錄其在 30 秒內的電壓變化情況，從而確定其在額定電流下的穩定性能。
重復測試 3 次，以獲取足夠的數據樣本，為后續的測試結果分析提供充分的依據。
七、測試標準
| 測試項目 | 額定電流 | 3.3V 供電電壓要求 | 判定標準 |
| Source 能力 | ≤20mA | 輸出高電平≥2.8V | 電壓達標且波形穩定，無明顯的電壓波動和失真，能夠確保外部負載設備的正常供電和穩定運行 |
| Sink 能力 | ≤20mA | 輸出低電平≤0.5V | 電壓達標且波形穩定，保證外部電路在向 GPIO 引腳輸出電流時，引腳能夠有效地吸收電流，維持整個電路的穩定狀態 |
八、測試結果分析
（一）數據整理
將多次測試所得到的 GPIO 引腳輸出電壓與電流的數據進行整理，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，從而對其 Sink 和 Source 能力有一個清晰的總體認識。
（二）穩定性評估
分析 GPIO 引腳在額定電流（20mA）下輸出電壓的穩定性情況，包括電壓的波動幅度、波動頻率等參數。較小的電壓波動幅度和較低的波動頻率表明 GPIO 引腳在長時間工作時具有較好的穩定性，能夠可靠地驅動外部負載。
（三）與標準對比
將測試結果與上述測試標準進行對比，判斷 GPIO 引腳的 Sink 和 Source 能力是否滿足設計要求。若測試結果符合標準，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，則需要進一步分析原因，找出可能存在的問題，如硬件設計缺陷、軟件配置錯誤等，并采取相應的改進措施。
九、結論
經過對 AS32S601 系列 MCU GPIO 引腳 Sink/Source 能力的嚴格測試和詳細分析，可以得出以下結論：
該系列 MCU 的 GPIO 引腳 Sink/Source 能力完全符合設計規格，在 20mA 額定驅動電流下，能夠穩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到相應的電壓要求，滿足工業、汽車及商業航天領域常規外設驅動的需求。
其 2.7V~5.5V 的寬電壓適應性使得該 MCU 能夠在多種不同的供電環境下穩定工作，為復雜多變的實際應用提供了有力保障。
靈活的輸出模式配置（如推挽輸出、開漏輸出等）以及 LQFP144 封裝的布局優勢，使得 AS32S601 系列 MCU 在電路設計和 PCB 布局布線方面具有較高的靈活性和便利性，有利于工程師根據具體的應用需求進行優化設計，提高系統的整體性能和可靠性。
