一、引言
随着电子技术的飞速发展，微控制器（MCU）在工业控制、汽车电子、商业航天等众多领域得到了广泛应用。国科安芯推出的AS32S601 系列 MCU 以其卓越的性能和可靠性，成为了众多设计工程师的首选之一。为了确保其在实际应用中的稳定性和可靠性，对 GPIO 引脚的 Sink（灌电流）和 Source（拉电流）驱动能力进行测试具有重要意义。
二、测试目的
验证 AS32S601 系列 MCU GPIO 引脚的 Sink 和 Source 驱动能力，评估其在驱动外部负载时的稳定性和可靠性，为工业控制、汽车电子、商业航天等领域的外设连接设计提供准确的参考依据，确保其能够满足各种复杂应用场景下的需求。
三、测试依据
硬件规格 ：AS32S601 系列 MCU 芯片GPIO 引脚支持高电流输出，最大输出能力为 20mA，可通过软件灵活配置为推挽输出、开漏输出等多种模式。其工作输入电压范围为 2.7V~5.5V，具备良好的宽电压适应性。
通用标准 ：基于 GPIO 驱动能力测试规范，重点验证引脚在额定电流下的电压保持能力，确保其在规定的电流范围内能够稳定地输出电压，从而保证外部设备的正常运行。
四、测试环境
1. 硬件准备
| 设备 / 器材 | 规格要求 | 用途 |
| 测试 MCU 板 | AS32S601 系列 | 提供待测试的 GPIO 引脚 |
| 直流电源 | 2.7V~5.5V（可调） | 为 MCU 及负载供电，可模拟不同的工作电压场景 |
| 可调负载仪 | 精度 ±1% | 模拟外部负载，通过调节负载大小来改变电流，以测试 GPIO 引脚在不同电流下的性能 |
| 数字万用表 | 电压 ±0.01V，电流 ±1mA | 准确测量 GPIO 引脚输出的电压及电流值，为测试数据提供精确的量化依据 |
| 面包板及导线 | 适配 LQFP144 封装引脚间距 | 用于搭建测试回路，方便连接各个测试设备和元器件，确保测试电路的稳定性和可靠性 |
2. 软件准备
配置相应的开发环境，使 GPIO 引脚能够按照测试要求进行模式设置，如推挽输出模式等。同时，调试工具用于实时读取 GPIO 输出状态及参数，以便及时掌握引脚的工作情况，为测试结果的分析提供准确的数据支持。
五、测试原理
（一）Source 能力
当 GPIO 引脚配置为推挽输出高电平时，向外部负载提供电流。在测试过程中，逐步增加负载电流，观察并记录 GPIO 引脚输出电压的变化情况。在额定电流（如 20mA）下，若输出电压不低于一定阈值（如 VCC-0.5V），则表明 GPIO 引脚具备良好的 Source 能力，能够稳定地为外部负载提供电源。
（二）Sink 能力
将 GPIO 引脚设置为推挽输出低电平时，引脚从外部负载吸收电流。同样地，通过调节负载电流，记录不同电流下 GPIO 引脚的输出电压。在额定电流下，若输出电压不高于相应阈值（如 0.5V），则说明 GPIO 引脚具有出色的 Sink 能力，可以有效地吸收外部电路的电流，保证整个电路的稳定运行。
六、测试步骤
（一）前期配置
将测试 MCU 板接入直流电源，并将其输出电压设置为 3.3V（典型电压值），以模拟常见的工作电压环境。
在开发环境中，对目标 GPIO 引脚进行配置，将其设置为推挽输出模式，并确保初始状态为低电平，以便为后续的测试做好准备。
搭建测试回路，将 GPIO 引脚通过电阻箱与电源 / 地连接，并在电路中串联数字万用表，用于实时监测流经 GPIO 引脚的电流值。
（二）Source 能力测试
配置 GPIO 引脚输出高电平，然后缓慢调节电阻箱的阻值，使流经 GPIO 引脚的电流从 0mA 逐步增加至 20mA。在这个过程中，仔细观察数字万用表上的电流变化情况，确保电流的调节精度和稳定性。
在不同的电流点，使用数字万用表测量并记录 GPIO 引脚的输出电压值。这些数据将用于评估 GPIO 引脚在不同负载条件下的 Source 能力。
当电流达到 20mA 时，持续观察 GPIO 引脚输出电压的稳定性，记录其在 30 秒内的电压波动情况，以评估其在额定电流下的长期稳定性。
为了确保测试结果的准确性和可靠性，重复上述测试过程 3 次，并对每次的测试数据进行详细记录和分析。
（三）Sink 能力测试
配置 GPIO 引脚输出低电平，接着调节电阻箱的阻值，使 GPIO 引脚吸收的电流从 0mA 逐步增加至 20mA。同样地，要确保电流调节的平稳性和精确性，避免因电流突变对 GPIO 引脚造成不必要的应力。
在不同的电流点，测量并记录 GPIO 引脚的输出电压值，以便对 GPIO 引脚的 Sink 能力进行量化评估。
当电流达到 20mA 时，持续观察 GPIO 引脚输出电压的稳定性，记录其在 30 秒内的电压变化情况，从而确定其在额定电流下的稳定性能。
重复测试 3 次，以获取足够的数据样本，为后续的测试结果分析提供充分的依据。
七、测试标准
| 测试项目 | 额定电流 | 3.3V 供电电压要求 | 判定标准 |
| Source 能力 | ≤20mA | 输出高电平≥2.8V | 电压达标且波形稳定，无明显的电压波动和失真，能够确保外部负载设备的正常供电和稳定运行 |
| Sink 能力 | ≤20mA | 输出低电平≤0.5V | 电压达标且波形稳定，保证外部电路在向 GPIO 引脚输出电流时，引脚能够有效地吸收电流，维持整个电路的稳定状态 |
八、测试结果分析
（一）数据整理
将多次测试所得到的 GPIO 引脚输出电压与电流的数据进行整理，绘制出电压 - 电流（V-I）特性曲线图。通过观察曲线的形状和走势，可以直观地了解 GPIO 引脚在不同电流下的电压变化情况，从而对其 Sink 和 Source 能力有一个清晰的总体认识。
（二）稳定性评估
分析 GPIO 引脚在额定电流（20mA）下输出电压的稳定性情况，包括电压的波动幅度、波动频率等参数。较小的电压波动幅度和较低的波动频率表明 GPIO 引脚在长时间工作时具有较好的稳定性，能够可靠地驱动外部负载。
（三）与标准对比
将测试结果与上述测试标准进行对比，判断 GPIO 引脚的 Sink 和 Source 能力是否满足设计要求。若测试结果符合标准，则说明 AS32S601 系列 MCU 的 GPIO 引脚在该测试条件下能够正常工作；反之，则需要进一步分析原因，找出可能存在的问题，如硬件设计缺陷、软件配置错误等，并采取相应的改进措施。
九、结论
经过对 AS32S601 系列 MCU GPIO 引脚 Sink/Source 能力的严格测试和详细分析，可以得出以下结论：
该系列 MCU 的 GPIO 引脚 Sink/Source 能力完全符合设计规格，在 20mA 额定驱动电流下，能够稳定地输出或吸收电流，且在 3.3V 供电电压下，输出高电平和低电平均能达到相应的电压要求，满足工业、汽车及商业航天领域常规外设驱动的需求。
其 2.7V~5.5V 的宽电压适应性使得该 MCU 能够在多种不同的供电环境下稳定工作，为复杂多变的实际应用提供了有力保障。
灵活的输出模式配置（如推挽输出、开漏输出等）以及 LQFP144 封装的布局优势，使得 AS32S601 系列 MCU 在电路设计和 PCB 布局布线方面具有较高的灵活性和便利性，有利于工程师根据具体的应用需求进行优化设计，提高系统的整体性能和可靠性。
