Z86E33/733/E34、E43/743/E44 8位OTP微控制器：特性、應用與設計要點
Z86E33/733/E34、E43/743/E44 8位OTP微控制器：特性、應用與設計要點
在電子設計領域，微控制器是眾多項目的核心組件。今天，我們來深入探討 Zilog 公司的 Z86E33/733/E34、E43/743/E44 8 位一次性可編程（OTP）微控制器，了解其特性、功能以及在實際設計中的應用要點。
文件下載：Z86E4412VSC.pdf
一、架構概述
Z86E33/733/E34、E43/743/E44 屬于 Zilog 單芯片 Z8? MCU 家族。它們具備增強的喚醒電路、可編程看門狗定時器、低噪聲 EMI 選項以及便捷的硬件/軟件系統擴展能力。四個基本地址空間支持廣泛的內存配置，設計者還能訪問三個額外的控制寄存器，方便對寄存器映射的外設和 I/O 電路進行操作。
對于對 I/O 能力有較高要求的應用，Z86E33/733/E34 有 24 個引腳，Z86E43/743/E44 則有 32 個專用輸入輸出引腳。這些引腳分為四個端口，每個端口 8 條線，可在軟件控制下進行配置，用于提供定時、狀態信號、帶或不帶握手的并行 I/O 以及用于連接外部存儲器的地址/數據總線。
二、產品特性
2.1 基本參數
| 設備 | ROM (KB) | RAM 1 (Bytes) | I/O 線 | 速度 (MHz) |
|---|---|---|---|---|
| Z86E33 | 4 | 237 | 24 | 12 |
| Z86733 | 8 | 237 | 24 | 12 |
| Z86E34 | 16 | 237 | 24 | 12 |
| Z86E43 | 4 | 236 | 32 | 12 |
| Z86743 | 8 | 236 | 32 | 12 |
| Z86E44 | 16 | 236 | 32 | 12 |
2.2 其他特性
- 溫度范圍：支持標準溫度（(V{CC}=3.5 ~V) 到 5.5 V）和擴展溫度（(V{CC}=3.5 ~V) 到 5.5 V）。
- 封裝形式：有 28 引腳 DIP/SOIC/PLCC OTP（E33/733/E34）、40 引腳 DIP OTP（E43/743/E44）、44 引腳 PLCC/LQFP OTP（E43/743/E44）等多種選擇。
- 看門狗定時器：軟件啟用的看門狗定時器（WDT），具備無時鐘 WDT 復位功能。
- I/O 端口特性：端口 0、端口 1 和端口 2 可進行推挽/開漏可編程配置，擁有 24/32 條輸入/輸出線。
- 低功耗：功耗低至 60 mW。
- 快速指令指針：指令指針速度為 0.75 μs。
- 待機模式：具備 STOP 和 HALT 兩種待機模式。
- 數字輸入：數字輸入為 CMOS 電平，采用施密特觸發器。
- 低 EMI 模式：軟件可編程的低 EMI 模式。
- 計數器/定時器：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。
- 中斷：六個向量、優先級中斷來自六個不同源。
- 比較器：兩個比較器。
- 片上振蕩器：可接受晶體、陶瓷諧振器、LC、RC 或外部時鐘驅動。
三、引腳描述
| 不同封裝形式的引腳功能有所不同，下面以 40 引腳 DIP 封裝的標準模式為例： | 引腳編號 | 符號 | 功能 | 方向 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | R/W | 讀/寫 | 輸出 | |
| 2 - 4 | P25 - P27 | 端口 2，引腳 5、6、7 | 輸入/輸出 | |
| 5 - 7 | P04 - P06 | 端口 0，引腳 4、5、6 | 輸入/輸出 | |
| 8 - 9 | P14 - P15 | 端口 1，引腳 4、5 | 輸入/輸出 | |
| 10 | P07 | 端口 0，引腳 7 | 輸入/輸出 | |
| 11 | VCC | 電源 | ||
| 12 - 13 | P16 - P17 | 端口 1，引腳 6、7 | 輸入/輸出 | |
| 14 | XTAL2 | 晶體振蕩器輸出 | 輸出 | |
| 15 | XTAL1 | 晶體振蕩器輸入 | 輸入 | |
| 16 - 18 | P31 - P33 | 端口 3，引腳 1、2、3 | 輸入 | |
| 19 | P34 | 端口 3，引腳 4 | 輸出 | |
| 20 | AS | 地址選通 | 輸出 | |
| 21 | RESET | 復位 | 輸入 | |
| 22 | P35 | 端口 3，引腳 5 | 輸出 | |
| 23 | P37 | 端口 3，引腳 7 | 輸出 | |
| 24 | P36 | 端口 3，引腳 6 | 輸出 | |
| 25 | P30 | 端口 3，引腳 0 | 輸入 | |
| 26 - 27 | P00 - P01 | 端口 0，引腳 0、1 | 輸入/輸出 | |
| 28 - 29 | P10 - P11 | 端口 1，引腳 0、1 | 輸入/輸出 | |
| 30 | P02 | 端口 0，引腳 2 | 輸入/輸出 | |
| 31 | GND | 接地 | ||
| 32 - 33 | P12 - P13 | 端口 1，引腳 2、3 | 輸入/輸出 | |
| 34 | P03 | 端口 0，引腳 3 | 輸入/輸出 | |
| 35 - 39 | P20 - P24 | 端口 2，引腳 0、1、2、3、4 | 輸入/輸出 | |
| 40 | DS | 數據選通 | 輸出 |
| 在 EPROM 編程模式下，引腳功能又會發生變化，例如 40 引腳 DIP 封裝： | 引腳編號 | 符號 | 功能 | 方向 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | NC | 無連接 | ||
| 2 - 4 | D5 - D7 | 數據 5、6、7 | 輸入/輸出 | |
| 5 - 10 | NC | 無連接 | ||
| 11 | VCC | 電源 | ||
| 12 - 14 | NC | 無連接 | ||
| 15 | CE | 芯片選擇 | 輸入 | |
| 16 | OE | 輸出使能 | 輸入 | |
| 17 | EPM | EPROM 編程模式 | 輸入 | |
| 18 | VPP | 編程電壓 | 輸入 | |
| 19 - 25 | NC | 無連接 | ||
| 26 | CLR | 清除 | 輸入 | |
| 27 | CLK | 時鐘 | 輸入 | |
| 28 - 29 | NC | 無連接 | ||
| 30 | /PGM | 編程模式 | 輸入 | |
| 31 | GND | 接地 | ||
| 32 - 34 | NC | 無連接 | ||
| 35 - 39 | D0 - D4 | 數據 0、1、2、3、4 | 輸入/輸出 | |
| 40 | NC | 無連接 |
四、電氣特性
4.1 絕對最大額定值
| 參數 | 最小值 | 最大值 | 單位 | 注釋 |
|---|---|---|---|---|
| 偏置下的環境溫度 | -40 | +105 | °C | |
| 存儲溫度 | -65 | +150 | °C | |
| 任何引腳相對于 VSS 的電壓 | -0.6 | +7 | V | 適用于除 XTAL 引腳外的所有引腳 |
| VDD 引腳相對于 VSS 的電壓 | -0.3 | +7 | V | |
| XTAL1、P32、P33 和 RESET 引腳相對于 VSS 的電壓 | -0.6 | VDD + 1 | V | 引腳到 (V_{DD}) 無輸入保護二極管 |
| 總功耗 | 1.21 | W | ||
| 流出 VSS 的最大允許電流 | 220 | mA | ||
| 流入 VDD 的最大允許電流 | 180 | mA | ||
| 流入輸入引腳的最大允許電流 | -600 | +600 | μA | 不包括 XTAL 引腳 |
| 流入開漏引腳的最大允許電流 | -600 | +600 | μA | 器件引腳不在輸出低電平狀態 |
| 任何 I/O 引腳吸收的最大允許輸出電流 | 25 | mA | ||
| 任何 I/O 引腳源出的最大允許輸出電流 | 25 | mA | ||
| RESET 引腳吸收的最大允許輸出電流 | 3 | mA |
4.2 直流電氣特性
| 不同溫度范圍和 (V{CC}) 電壓下，各參數有不同的取值范圍。例如在 (T{A}=0^{circ} C) 到 +70 °C 時： | 符號 | 參數 | (V_{CC}) | 最小值 | 最大值 | 典型值（@25°C） | 單位 | 條件 | 注釋 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (V_{CH}) | 時鐘輸入高電壓 | 3.5V | 0.7 (V_{CC}) | (V_{CC}) + 0.3 | 1.8 | V | 由外部時鐘發生器驅動 | ||
| 5.5V | 0.7 (V_{CC}) | (V_{CC}) + 0.3 | 2.5 | V | 由外部時鐘發生器驅動 | ||||
| (V_{CL}) | 時鐘輸入低電壓 | 3.5V | GND - 0.3 到 0.2 (V_{CC}) | 0.9 | V | 由外部時鐘發生器驅動 | |||
| 5.5V | GND - 0.3 到 0.2 (V_{CC}) | 1.5 | V | 由外部時鐘發生器驅動 |
4.3 電容特性
| 在 (T{A}=25^{circ} C) ，(V{CC}=GND = 0 ~V) ，(f = 1.0 MHz) ，未測量引腳接地的條件下： | 參數 | 最小值 | 最大值 |
|---|---|---|---|
| 輸入電容 | 0 | 12 pF | |
| 輸出電容 | 0 | 12 pF | |
| I/O 電容 | 0 | 12 pF |
五、功能描述
5.1 復位功能
設備可通過三種方式復位：上電復位、看門狗定時器和停止模式恢復源。內置自動上電復位電路，無需連接外部上電復位電路，復位時間為 (T_{POR}) 。在停止模式恢復操作時，WDTMR、SMR、P2M 和 P3M 寄存器不會重新初始化為復位值。
5.2 程序存儲器
MCU 可尋址高達 4/8/16 KB 的內部程序存儲器。前 12 字節的程序存儲器用于中斷向量，包含六個 16 位向量對應六個可用中斷。在 EPROM 模式下，從字節 12（000Ch）到地址 4095（0FFFh）/8191（1FFFh）/16384（3FFFh）為可編程 EPROM。復位后，程序計數器指向地址 000Ch，即用戶程序的起始地址。在無 ROM 模式下，Z86E43/743/E44 可尋址高達 64 KB 的外部程序存儲器。
5.3 數據存儲器
在 ROM 模式下，Z86E43/743/E44 可尋址高達 60156/48 KB 的外部數據存儲器，起始位置為 4096/8192/16384。在無 ROM 模式下，可尋址高達 64 KB 的數據存儲器。外部數據存儲器可與外部程序存儲器空間合并或分離。DM（可選的 (overline{DM}) ）是一個可選的 I/O 功能，可編程出現在引腳 P34 上，用于區分數據和程序存儲器空間。
5.4 寄存器文件
寄存器文件由三個 I/O 端口寄存器、236/125 個通用寄存器、15 個控制和狀態寄存器以及三個系統配置寄存器組成。指令可直接或通過 8 位地址字段間接訪問寄存器，使用寄存器指針可實現 4 位模式下的訪問，將寄存器文件分為 16 個工作寄存器組。
5.5 計數器/定時器
有兩個 8 位可編程計數器/定時器（T0 和 T1），每個都由自己的 6 位可編程預分頻器驅動。T1 預分頻器可由內部或外部時鐘源驅動，T0 預分頻器僅由內部時鐘驅動。6 位預分頻器可將時鐘源的輸入頻率除以 1 到 64 之間的任何整數。計數器可編程啟動、停止、重啟或繼續計數，也可在達到計數終點時產生定時器中斷請求。
5.6 中斷
MCU 有六個不同的中斷源，中斷可屏蔽且有優先級。中斷源分為端口 3 的四條線（P33 - P30）和兩個計數器/定時器。中斷屏蔽寄存器可全局或單獨啟用或禁用六個中斷請求。當多個中斷待處理時，由可編程優先級編碼器根據中斷優先級寄存器（IPR）解決優先級問題。
5.7 時鐘
片上振蕩器具有高增益、并聯諧振放大器，可連接晶體、RC、陶瓷諧振器或任何合適的外部時鐘源（XTAL1 為輸入，XTAL2 為輸出）。晶體應為 AT 切割，頻率范圍為 10 kHz 到 16 MHz 最大，串聯電阻（RS）小于或等于 100 Ω。
5.8 電源管理
- HALT 模式：關閉內部 CPU 時鐘，但不關閉 XTAL 振蕩。計數器/定時器和外部中斷 IRQ0、IRQ1 和 IRQ2 保持活動。設備可通過中斷恢復，中斷請求必須被執行才能退出 HALT 模式。
- STOP 模式：關閉內部時鐘和外部晶體振蕩，將待機電流降低到 10 微安或更低。可通過 WDT 超時、POR、停止模式恢復源或外部復位終止 STOP 模式，處理器將在地址 000Ch 重新啟動應用程序。
5.9 寄存器配置
- 端口配置寄存器（PCON）：用于配置端口，包括端口 3 的比較器輸出、端口 0 和端口 1 的開漏配置、端口 0、1、2 和 3 的低 EMI 配置以及低 EMI 振蕩器。
- 停止模式恢復寄存器（SMR）：選擇時鐘分頻值，確定停止模式恢復的模式。
- 看門狗定時器模式寄存器（WDTMR）：看門狗定時器是一個可重觸發的單觸發定時器，若達到終端計數將復位 Z8。可通過執行 WDT 指令啟用和刷新，由片上 RC 振蕩器或 XTAL1 引腳的外部振蕩器驅動。
六、應用注意事項
在正常操作中，如果引腳 P31 和 RESET 上出現超過 (V{CC}) 的過大噪聲浪涌，可能會意外啟用生產測試模式環境。此外，在標準模式下，微控制器的 (V{PP}) 、EPM、(overline{OE}) 等引腳受到過大噪聲浪涌影響時，可能會影響 Z8 OTP 設備的處理器操作。建議使用鉗位二極管到 (V_{CC}) 、在受影響的引腳添加電容以及啟用 EPROM/測試模式禁用 OTP 選項位來抑制電壓浪涌。
七、總結
Z86E33/733/E34、E43/743/E44
-
電子設計
+關注
關注
42文章
2398瀏覽量
49906
發布評論請先 登錄
工商網監
評論