本发明涉及io接口，更具体的是涉及一种机器人控制器的io接口电路。
背景技术：
1、现有机器人种类繁多，有如巡检机器人、挂轨机器人、服务机器人等种类，不同的类型机器人控制器所需的对外输入输出接口数量不一，信号类型也不全一样。如每种机器人都单独设计专用的控制器，成本高且不利于硬件维护，设计一种通用控制器的输入输出接口就显得十分有必要。再由于现有的控制器都采用专用集成ic，可用的io资源有限。机器人外设较多，如急停开关、指示灯带、防撞条、避障雷达，步进电机等需要io控制的外设较多。
2、中国专利（cn115967394b）公开了一种基于机械臂控制器的多路隔离复用端口电路，该专利存在缺点如下：
3、 (1)占用控制器cpu硬件较多io口资源，1个对外接口需配套2个控制器cpu的io，资源利用率低，其可扩展性较差；
4、(2)常用的输入口，如在软件上频繁轮询io状态，软件频繁轮询io口的状态时，会占用大量的控制器cpu软件资源，导致程序运行效率降低。如都采用中断处理，由于1个输入口对应1个控制器cpu的io口，则占用大量控制器cpu硬件中断资源。
5、 （3）其端口用为输入时，只支持npn型信号的传感器，不支持pnp型信号的传感器，兼容性较差。
技术实现思路
1、本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种机器人控制器的io接口电路。
2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
3、一种机器人控制器的io接口电路，包括输出扩展电路、输出隔离电路、输入扩展电路、输入隔离电路、对外接口连接器j1和上下拉电源配置电路；
4、所述输出扩展电路包括输出扩展芯片u3；
5、输出扩展芯片u3的14/15脚分别连接至控制器的scl/sda信号；
6、输出扩展芯片u3的4/5/6/7脚分别连接至输出光耦u1的2/4/6/8脚；
7、输出扩展芯片u3的9/10/11/12脚分别连接至输出光耦u5的2/4/6/8脚；
8、输出扩展芯片u3的16脚和8脚分别连接到控制器内部的电源+a3.3v和地agnd；
9、输出扩展芯片u3的1/2/3脚到控制器内部的地agnd；
10、所述输出隔离电路包括输出光耦芯片u1、输出光耦芯片u5和mos管mq1~mq8；
11、输出光耦芯片u1和u5的1/3/5/7脚分别通过排阻rn1和排阻rn5连接到控制器内部的电源+a3.3v;
12、输出光耦芯片u1和u5的10/12/14/16脚连接至外部电源输入+24v;
13、输出光耦芯片u1的9/11/13/15脚分别通过电阻r7/r5/r3/r1与mos管mq4/mq3/mq2/mq1的栅极连接；
14、输出光耦芯片u5的9/11/13/15脚分别通过电阻r16/r14/r12/r10与mos管mq8/mq7/mq6/mq5的栅极连接；
15、mos管mq8/mq7/mq6/mq/5mq4/mq3/mq2/mq1的源极接到外部电源输入gnd；
16、mos管mq8/mq7/mq6/mq5/mq4/mq3/mq2/mq1的源极和栅极间并联有电阻r17/r15/r13/r11/r8/r6/r4/r2；
17、mos管mq8/mq7/mq6/mq5/mq4/mq3/mq2/mq1的漏极与对外接口连接器j1的9/8/7/6/5/4/3/2脚连接；
18、所述输入扩展电路包括输入扩展芯片u4；
19、输入扩展芯片u4的16脚和8脚分别连接到控制器内部的电源+a3.3v和地agnd；
20、输入扩展芯片u4的1脚通过电阻r9上连接到控制器内部的电源+a3.3v；
21、输入扩展芯片u4的2脚和3脚连接到控制器内部的地agnd；
22、输入扩展芯片u4的硬件地址被设置为001；
23、输入扩展芯片u4的13脚与控制器的中断输入引脚连接；
24、输入扩展芯片u4的13/14/15脚连接至控制器的int/scl/sda信号；
25、所述输入隔离电路包括输入光耦芯片u2和输入光耦芯片u6；
26、输入光耦芯片u2和输入光耦芯片u6的2/4/6/8脚与外接口连接器j1的2/3/4/5/6/7/8/9脚对应连接；
27、输入光耦芯片u2和输入光耦芯片u6的10/12/14/16分别通过排阻rn3和rn7连接到控制器内部的电源+a3.3v；
28、输入光耦芯片u2和输入光耦芯片u6的9/11/13/15脚连接到控制器内部的地agnd；
29、所述输入光耦芯片u2和输入光耦芯片u6的16/14/12/10脚与输入扩展芯片u4的4/5/6/7/9/10/11/12脚对应连接；
30、所述上下拉电源配置电路包括扩展芯片u10、单向光耦芯片（u9，u11）、单刀双掷模拟开关芯片（u15，u16）和排阻（rn4,rn9,rn10,rn11）；
31、所述单刀双掷模拟开关芯片（u15，u16）的3/8/13/18脚通过排阻rn2和rn6与输入光耦芯片u2、输入光耦芯片u6的1/3/5/7脚对应连接；
32、单刀双掷模拟开关芯片（u15，u16）的4/7/14/17/16脚都连接到外部电源输入+24v；
33、单刀双掷模拟开关芯片（u15，u16）的2/9/12/19/5/6脚都连接到外部电源输入gnd；
34、单刀双掷模拟开关芯片（u15，u16）的1/10/11/20脚分别连接到单向光耦芯片（u9，u11）的15/13/11/9脚上；
35、单向光耦芯片（u9，u11）的15/13/11/9脚通过排阻（rn10，rn11）接到外部输入电源输入gnd；
36、单向光耦芯片（u9，u11）的1/3/5/7脚分别通过排阻（rn4，rn9）连接到控制器内部的+a3.3v；
37、单向光耦芯片u9的2/4/6/8分别连接到扩展芯片u10的4/5/6/7脚；
38、单向光耦芯片u11的2/4/6/8分别连接到扩展芯片u10的9/10/11/12脚；
39、扩展芯片u10的16脚和8脚分别连接到控制器内部的电源+a3.3v和地agnd；
40、扩展芯片u10的1脚和3脚连接到控制器内部的地agnd；
41、扩展芯片u10的2脚通过电阻r18上拉到控制器内部的电源+a3.3v；
42、扩展芯片u10的14/15脚分别连接至控制器的scl/sda信号。
43、所述对外接口连接器j1的io1~io8都可以独立用作输出口或者输入口。
44、所述控制器通过iic总线读取寄存器值来获取输入信号，通过iic总线往寄存器写入数值设置输出信号，通过iic总线往寄存器写入数值设置排阻（rn2，rn6）上下拉电源来适配pnp类型或npn类型传感器。
45、本发明的有益效果如下：
46、1、扩展性好：最多可以通过增加设置2组不同扩展接口，利用2个中断io资源和一个iic总线，可扩展出16个带隔离的输入输出通用接口；
47、2、安全性：对外接口中每个独立的子接点（对外接口连接器ji中的2-9引脚），都可根据使用需求，独立用做输入或输出。外部电路与内部控制电路通过光耦隔离，可有效地隔离电气噪声和干扰，即使控制器在对外接口异常，也不会对控制器接口电路造成损害；
48、3、通用性：本发明的接口电路有助于提高机器人控制器的通用性，满足多种机器人控制器接口需求，如服务机器人、挂轨机器人和巡检机器人等；
49、4、兼容性强：对外接口连接器j1作为输入使用时，可通过软件来设置排阻（rn2，rn6）的上下拉电源，进而适配pnp类型或npn类型传感器输入信号；
50、5、程序软件效率高，控制器在有需输出时，往输出扩展电路芯片寄存器写入数据即可，输入接口有变化时，触发中断，控制器再读取输入扩展电路芯片寄存器即可。
1.一种机器人控制器的io接口电路，包括输出扩展电路、输出隔离电路、输入扩展电路、输入隔离电路、对外接口连接器j1和上下拉电源配置电路，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的机器人控制器的io接口电路，其特征在于，所述对外接口连接器j1的io1~io8都可以独立用作输出口或者输入口。
3.根据权利要求1所述的机器人控制器的io接口电路，其特征在于，所述控制器通过iic总线读取寄存器值来获取输入信号，通过iic总线往寄存器写入数值设置输出信号，通过iic总线往寄存器写入数值设置排阻rn2，rn6上下拉电源来适配pnp类型或npn类型传感器。
