Z86E04/E08 CMOS Z8 OTP微控制器：特性、應用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，微控制器是眾多項目的核心。今天，我們來深入了解一下Zilog公司的Z86E04/E08 CMOS Z8 OTP微控制器，它具有豐富的特性和廣泛的應用場景，為電子工程師提供了強大的設(shè)計工具。

文件下載：Z86E0812PEG1903.pdf

一、產(chǎn)品概述

Z86E04/E08微控制器是Zilog單芯片Z8 MCU家族中的一次性可編程（OTP）成員。它非常適合軟件開發(fā)、調(diào)試、原型制作以及小規(guī)模生產(chǎn)，相比掩膜ROM版本在這些場景下更具經(jīng)濟性。

產(chǎn)品型號與特性

產(chǎn)品有多種型號，如Z86E0412PEC、Z86E0812PEC1903、Z86E0812SSC1866等，工作電壓范圍為4.5V - 5.5V，有不同的封裝形式，包括18 - Pin DIP和18 - Pin SOIC，工作溫度范圍有0°C/70°C和 - 40°C/105°C可選。

主要特性

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，用于提供定時、狀態(tài)信號或并行I/O。
2. 中斷系統(tǒng)：具備六個向量式、優(yōu)先級中斷（3個下降沿、1個上升沿、2個定時器），能高效處理各種外部事件。
3. 模擬比較器：集成兩個模擬比較器，可用于零交叉檢測、A/D轉(zhuǎn)換、電壓縮放和閾值檢測等應用。
4. 編程選項：提供低噪聲、ROM保護、自動鎖存、看門狗定時器（WDT）、EPROM測試模式禁用等多種編程選項，增強了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

二、電氣特性

直流電氣特性

在標準溫度（0°C - 70°C）和擴展溫度（ - 40°C - 105°C）下，對不同工作電壓（4.5V和5.5V）和時鐘頻率，給出了供電電流、待機電流等參數(shù)。例如，在標準溫度下，當所有輸出和I/O引腳浮空，時鐘頻率為2MHz時，4.5V供電下的供電電流典型值為11.0mA，最大值為6.8mA。

交流電氣特性

包括時鐘輸入上升時間、輸入時鐘寬度、高低電平時間等參數(shù)。不同模式（標準模式、低噪聲模式）和溫度條件下，這些參數(shù)有所不同。例如，在標準模式下，時鐘輸入上升時間在5.5V時最小值為83ns。

三、引腳功能與配置

引腳描述

該微控制器有詳細的引腳定義，如18 - Pin DIP和18 - Pin SOIC封裝的引腳功能不同。在18 - Pin DIP封裝中，引腳1 - 4為數(shù)據(jù)4 - 7，引腳7為芯片使能（CE）等；在18 - Pin SOIC封裝中，引腳5為電源（Vcc）等。

特殊功能引腳

1. OTP編程模式引腳：包括數(shù)據(jù)總線（D7 - D0）、電源（Vcc）、芯片使能（CE）、輸出使能（OE）、EPROM編程模式（EPM）、編程電壓（VPP）、清除（Clear）、地址時鐘（Clock）和編程模式（PGM）等引腳，用于實現(xiàn)OTP編程功能。
2. 時鐘引腳：XTAL1和XTAL2用于連接晶體、LC或外部時鐘源，為芯片提供時鐘信號。
3. I/O端口引腳：Port 0是3位雙向、施密特觸發(fā)的CMOS兼容I/O端口；Port 2是8位、位可編程、雙向、施密特觸發(fā)的CMOS兼容I/O端口；Port 3是3位CMOS兼容端口，其輸入線可配置為數(shù)字施密特觸發(fā)輸入或模擬輸入，還可作為中斷源和定時器輸入信號。

四、功能描述

復位功能

復位可通過上電復位（POR）或看門狗定時器復位實現(xiàn)。上電復位時，POR電路等待一定時間（T POR ms加上18個時鐘周期）后，從地址000C（Hex）開始執(zhí)行程序。

程序存儲器

Z86E04/E08可尋址最多1K/2KB的內(nèi)部程序存儲器，前12字節(jié)用于中斷向量，其余為片上一次性可編程ROM。

寄存器文件

由三個I/O端口寄存器、124個通用寄存器和14個控制與狀態(tài)寄存器組成。通用寄存器可通過8位地址字段直接或間接訪問，在4位模式下，寄存器文件分為八個工作寄存器組。

計數(shù)器/定時器

有兩個8位可編程計數(shù)器/定時器（T0和T1），每個由6位可編程預分頻器驅(qū)動。T1的時鐘源可由用戶定義，可選擇內(nèi)部微處理器時鐘除以四或通過Port 3的外部信號輸入。

中斷系統(tǒng)

六個中斷源可屏蔽和優(yōu)先級排序，中斷請求通過程序存儲器中的向量位置處理。當多個中斷待處理時，由可編程優(yōu)先級編碼器解決優(yōu)先級問題。

時鐘系統(tǒng)

片上振蕩器可連接晶體、LC、RC、陶瓷諧振器或外部時鐘源，晶體建議使用AT切割，最大頻率為12MHz，串聯(lián)電阻小于等于100歐姆。

低功耗模式

1. HALT模式：關(guān)閉內(nèi)部CPU時鐘，但晶體振蕩繼續(xù)，計數(shù)器/定時器和外部中斷IRQ0 - IRQ3保持活躍，可通過中斷恢復。
2. STOP模式：關(guān)閉內(nèi)部時鐘和外部晶體振蕩，將待機電流降低到10μA，通過P27引腳的低電平輸入釋放。

看門狗定時器（WDT）

WDT可通過指令WDT啟用，啟用后需在每個Twdt周期內(nèi)刷新，否則控制器將復位。還可通過指令WDH在HALT模式下啟用WDT，硬件啟用的永久WDT選項可在復位后自動啟用，且在HALT和STOP模式下始終運行。

低EMI發(fā)射模式

通過EPROM可編程位選項可使芯片工作在低EMI發(fā)射模式，具有功耗低、驅(qū)動擺率低、內(nèi)部時鐘頻率受限、輸出驅(qū)動電阻大、消除振蕩器二分頻電路等特點。

其他功能

包括ROM保護、自動鎖存禁用、EPROM/測試模式禁用等功能，可增強系統(tǒng)的安全性和可靠性。

五、編程與應用注意事項

編程算法

文檔提供了詳細的編程算法流程圖，包括地址計數(shù)器、編程波形和編程時序等信息。在編程過程中，需要注意地址設(shè)置時間、VPP設(shè)置時間、數(shù)據(jù)保持時間等參數(shù)。

應用預防措施

在正常操作中，若XTAL1引腳出現(xiàn)超過Vcc的過度噪聲浪涌，可能會意外啟用生產(chǎn)測試模式。在標準模式下，VPP、CE、EPM、OE引腳的過度噪聲浪涌也可能影響處理器操作。建議使用鉗位二極管和電容來抑制電壓浪涌，編程EPROM/測試模式禁用選項可防止意外進入EPROM模式或測試模式。

六、訂購信息

產(chǎn)品有不同的封裝形式（18 - Pin DIP和18 - Pin SOIC）、工作溫度范圍（0°C - 70°C和 - 40°C - 105°C）和時鐘頻率（12MHz）可供選擇。例如，Z86E0412PSC表示Z86E04，12MHz，DIP封裝，0°C - 70°C工作溫度，塑料標準。

總之，Z86E04/E08 CMOS Z8 OTP微控制器以其豐富的功能和良好的電氣特性，為電子工程師在各種應用場景下提供了可靠的解決方案。在設(shè)計過程中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇型號和配置，同時注意編程和應用中的細節(jié)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。