Z86C04/C08：8位低成本1K/2K-ROM微控制器的技術剖析

在電子工程領域，微控制器是各類電子產品的核心部件，其性能、成本和功能直接影響著產品的競爭力。Zilog的Z86C04/C08微控制器以其低成本、高性能的特點，在眾多應用場景中展現出了獨特的優勢。下面，我們就來深入剖析這款微控制器的各項特性。

文件下載：Z86C0412PSCR5335.pdf

一、產品概述

Z86C04/C08屬于Z8* MCU家族，具有易于軟件/硬件系統擴展的特點。它提供了1K/2K的ROM，適用于對成本敏感且對I/O能力有一定要求的應用場景。該微控制器采用18 - Pin DIP和SOIC封裝，工作電壓范圍為3.0V至5.5V，有多種溫度范圍可供選擇，包括 - 40°C至 + 125°C（A）、 - 40°C至 + 105°C（E）和0°C至 + 70°C（S）。

二、關鍵特性

2.1 功能特性

1. I/O能力：擁有14條輸入/輸出線，其專用的輸入和輸出線分為三個端口，可在軟件控制下配置，提供定時、狀態信號或并行I/O功能，滿足不同應用對I/O的需求。
2. 中斷系統：具備六個不同來源的向量、優先級中斷，能夠快速響應外部事件，提高系統的實時處理能力。
3. 比較器與定時器：片上集成兩個比較器，可處理模擬信號；還有兩個可編程8位計數器/定時器，每個都帶有6位可編程預分頻器，可用于實時任務的計數、定時和I/O數據通信。
4. 看門狗定時器（WDT）：支持時鐘無依賴的WDT復位，還可選擇永久WDT功能，增強系統的穩定性和可靠性。
5. 電源管理：具有上電復位（POR）定時器和兩種待機模式（STOP和HALT），以及低電壓保護功能，有效降低功耗。

2.2 ROM掩碼選項

提供多種ROM掩碼選項，如低噪聲、ROM保護、自動鎖存、系統時鐘驅動WDT（僅Z86C04）、永久看門狗定時器、RC振蕩器和32 kHz操作等，可根據不同應用需求進行定制。

三、電氣特性

3.1 絕對最大額定值

在使用該微控制器時，需要注意其絕對最大額定值。例如，環境溫度在偏置條件下為 - 40°C至 + 105°C，存儲溫度為 - 65°C至 + 150°C，各引腳的電壓和電流也有相應的限制。超過這些額定值可能會導致器件永久性損壞，影響系統的可靠性。

3.2 直流電氣特性

詳細的直流電氣特性包括時鐘輸入高低電壓、輸入高低電壓、輸出高低電壓、比較器輸入失調電壓、電源電流等參數。這些參數在不同的工作電壓（3.0V和5.5V）和溫度范圍下有所不同，設計時需要根據實際情況進行選擇。例如，在25°C典型條件下，時鐘輸入高電壓在3.0V時為1.7V，5.5V時為2.8V。

3.3 交流電氣特性

交流電氣特性主要涉及各種信號的時序參數，如輸入時鐘周期、時鐘輸入上升和下降時間、輸入時鐘寬度、定時器輸入高低寬度等。不同的工作模式（標準模式和低噪聲模式）和時鐘頻率（8 MHz、12 MHz等）下，這些參數也會有所變化。例如，在標準模式下，輸入時鐘周期在3.0V、8 MHz時為125 ns。

四、引腳描述

4.1 時鐘引腳

XTAL1和XTAL2分別為晶體輸入和輸出引腳，可連接RC、晶體、LC或外部單相時鐘到片上時鐘振蕩器和緩沖器，為系統提供時鐘信號。

4.2 自動鎖存

自動鎖存功能可在電源上電復位后，為未外部驅動的CMOS輸入（除P33、P32、P31）提供有效的CMOS電平，減少輸入緩沖器中的過量電源電流。要改變自動鎖存狀態，需要用大于 (ALH)（高到低）或 (ALL)（低到高）的電流驅動。

4.3 端口引腳

• 端口0（P02 - P00）：是一個3位的雙向、施密特觸發CMOS兼容I/O端口，可通過軟件配置為全輸入或全輸出。
• 端口2（P27 - P20）：是一個8位的雙向、位可編程、施密特觸發CMOS兼容I/O端口，各引腳可獨立配置為輸入或輸出，輸出位可全局編程為推挽或開漏模式。
• 端口3（P33 - P31）：是一個3位的施密特觸發CMOS兼容端口，有三個固定輸入線，可配置為數字輸入或模擬輸入，還可作為中斷源（IRQ0 - IRQ3）和定時器輸入信號（(T_{IN})）。

五、低噪聲版本

Z86C04/C08可通過掩碼ROM位選項編程為低EMI發射模式。在此模式下，預驅動器的轉換速率典型值降低到10 ns，內部SCLK/TCLK操作限制在最大4 MHz（250 ns周期時間），輸出驅動器電阻典型值為200歐姆，同時消除了振蕩器二分頻電路。低EMI模式可由客戶在提交ROM代碼時進行選擇。

六、應用注意事項

在使用Z86C04/C08微控制器時，需要注意以下幾點：

1. 仿真器不支持32 kHz操作。
2. 對于Z86C04，只有選擇永久WDT選項且選擇板載RC振蕩器作為WDT的時鐘源時，WDT才會在STOP模式下運行。
3. 對于Z86C08，只有選擇永久WDT選項時，WDT才會在Stop模式下運行。
4. 在Stop模式恢復或任何復位后，寄存器%FE（GPR）和%FF（SPL）會復位為00Hex。
5. 仿真器不支持系統時鐘驅動WDT掩碼選項。
6. 啟用模擬模式后，需要等待兩個NOPS指令，模擬比較器輸出才有效。
7. 從數字模式切換到模擬模式時，必須禁用中斷，啟用模擬比較器，然后清除IRQ3到IRQ0。

Z86C04/C08微控制器以其豐富的功能、良好的電氣特性和靈活的配置選項，為電子工程師提供了一個低成本、高性能的解決方案。在實際應用中，我們需要根據具體需求，合理選擇各項參數和功能，同時注意應用注意事項，以確保系統的穩定運行。你在使用這款微控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享。