深度解析Z90255 ROM與Z90251 OTP電視控制器：功能、特性與應(yīng)用

在電視控制領(lǐng)域，Z90255 ROM和Z90251 OTP這兩款32 KB電視控制器憑借其豐富的功能和出色的性能，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來(lái)深入探討這兩款控制器的詳細(xì)特性和應(yīng)用。

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產(chǎn)品概述

Z90255和Z90251分別是帶有屏幕顯示（OSD）功能的電視控制器的ROM和OTP版本，它們擁有32 KB的程序內(nèi)存。Z90251是一次性可編程（OTP）控制器，主要用于開發(fā)特定電視應(yīng)用的代碼或原型，以及進(jìn)行初始限量生產(chǎn)，其程序ROM和字符生成ROM（CGROM）均可編程。而Z90255則將客戶使用Z90251開發(fā)的ROM代碼集成其中，客戶代碼會(huì)被掩膜到程序ROM和CGROM中。

這兩款控制器專為電視接收器和錄像機(jī)的音頻和視頻控制而設(shè)計(jì)，具備先進(jìn)的OSD功能。它們充分利用Zilog的Z8擴(kuò)展寄存器文件空間，提供了三個(gè)基本尋址空間：程序內(nèi)存、視頻RAM（VRAM）和寄存器文件。寄存器文件由300字節(jié)的通用寄存器、16個(gè)控制和狀態(tài)寄存器、一個(gè)I/O端口寄存器以及三個(gè)保留寄存器組成。

引腳分配與描述

引腳分配

Z90255和Z90251的引腳分配明確，各個(gè)引腳承擔(dān)著不同的功能，具體可參考相關(guān)表格。其中，PWM 6可以是6位或14位PWM輸出，所有帶橫杠的信號(hào)均為低電平有效。

單用途引腳

單用途引腳包括AGND（模擬接地）、B（藍(lán)色視頻信號(hào)輸出）、G（綠色視頻信號(hào)輸出）等，每個(gè)引腳都有其特定的功能和作用。例如，OSDX1和OSDX2是用于屏幕顯示的點(diǎn)時(shí)鐘振蕩器輸入和輸出引腳，它們與電感和兩個(gè)電容器相連，以生成字符點(diǎn)時(shí)鐘，點(diǎn)時(shí)鐘頻率決定字符像素寬度，并與HSYNC相位同步。

復(fù)用引腳

復(fù)用引腳具有多種功能，如P20/HLFTN既可以是端口2的第0位，也可以是半色調(diào)輸出；P24/SCLK0既可以是端口2的第4位，也可以是I2C時(shí)鐘。這些復(fù)用引腳的設(shè)計(jì)增加了控制器的靈活性。

內(nèi)存描述

標(biāo)準(zhǔn)寄存器文件

Z90255的標(biāo)準(zhǔn)寄存器文件由兩個(gè)I/O端口寄存器（02h和03h）、236個(gè)通用寄存器（04h - EFh）和15個(gè)（F1h - FFh）控制和狀態(tài)寄存器組成。寄存器00h、01h和F0h為保留寄存器。指令可以直接或間接訪問(wèn)寄存器，還支持使用寄存器指針進(jìn)行4位尋址。

擴(kuò)展寄存器文件

擴(kuò)展寄存器文件提供了額外的系統(tǒng)控制寄存器、通用寄存器，以及對(duì)寄存器地址區(qū)域中外圍設(shè)備和I/O端口的擴(kuò)展映射。通過(guò)寄存器指針（FDh）的低半字節(jié)可以選擇擴(kuò)展寄存器文件（ERF）庫(kù)，不同的庫(kù)對(duì)應(yīng)不同的功能。

程序內(nèi)存

Z90255擁有32 KB的程序內(nèi)存，前12個(gè)字節(jié)用于中斷向量，包含六個(gè)16位向量，對(duì)應(yīng)中斷和程序控制例程的地址。程序內(nèi)存從地址000Ch開始，在復(fù)位后開始執(zhí)行。

看門狗定時(shí)器（WDT）

看門狗定時(shí)器（WDT）由內(nèi)部RC振蕩器驅(qū)動(dòng)，其準(zhǔn)確性取決于RC組件的容差。WDTMR寄存器在通電復(fù)位、看門狗復(fù)位或停止模式恢復(fù)后的前60個(gè)處理器周期內(nèi)可訪問(wèn)，之后無(wú)法修改。WDT在復(fù)位后永久啟用，為確保其正確設(shè)置，應(yīng)在程序開始時(shí)執(zhí)行“DI”和“WDT”指令，并在規(guī)定的超時(shí)時(shí)間內(nèi)不斷刷新WDT。

停止模式和暫停模式操作

掉電暫停模式

暫停模式會(huì)暫停指令執(zhí)行并關(guān)閉內(nèi)部CPU時(shí)鐘，但片上振蕩器電路保持活躍，內(nèi)部時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行并應(yīng)用于計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和中斷邏輯。進(jìn)入暫停模式前，需先執(zhí)行NOP指令清空指令流水線，然后執(zhí)行暫停指令。退出暫停模式可以通過(guò)中斷、POR/復(fù)位激活或看門狗定時(shí)器超時(shí)實(shí)現(xiàn)。

停止模式

停止模式提供最低的設(shè)備待機(jī)電流，它會(huì)關(guān)閉片上振蕩器和內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘。進(jìn)入停止模式前同樣需要執(zhí)行NOP指令清空指令流水線，然后執(zhí)行停止指令。退出停止模式可以通過(guò)上電復(fù)位激活、WDT超時(shí)或停止模式恢復(fù)源實(shí)現(xiàn)。

停止模式恢復(fù)寄存器

停止模式恢復(fù)寄存器用于選擇時(shí)鐘分頻值并確定停止模式恢復(fù)的方式。所有位均為只寫，除了第7位為只讀。該寄存器的不同位控制著停止模式恢復(fù)的各種參數(shù)，如恢復(fù)源、恢復(fù)電平、復(fù)位延遲等。

屏幕顯示（OSD）

OSD定位

OSD定位通過(guò)編程OSD控制寄存器、垂直位置寄存器和水平位置寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。OSD控制寄存器可以設(shè)置OSD的啟用/禁用、VRAM模式、同步極性、字符大小和垂直回掃消隱等參數(shù)；垂直位置寄存器和水平位置寄存器分別控制OSD在屏幕上的垂直和水平位置。

第二顏色特性

第二顏色特性可以將每列邏輯劃分為兩部分，用于改變前景色。通過(guò)設(shè)置第二顏色控制寄存器和第二顏色寄存器，可以實(shí)現(xiàn)音量控制、調(diào)諧等模擬條的顯示。

網(wǎng)格和半色調(diào)效果

網(wǎng)格是一種網(wǎng)格狀區(qū)域，包含OSD和透明區(qū)域的交替像素顯示，半色調(diào)效果是一個(gè)比電視信號(hào)正常畫面稍暗的透明區(qū)域。它們都可以作為菜單、操作欄和其他屏幕顯示的背景。通過(guò)相關(guān)寄存器可以控制網(wǎng)格的寬度、水平位置、行延遲、前景字符顯示等參數(shù)。

OSD淡入淡出

淡入淡出是指OSD的逐漸消失，通過(guò)FADE_POS1、FADE_POS2和ROW_SPACE寄存器可以控制淡入淡出的邊界行、掃描線和方向。

行間距

行間距可以在0到15個(gè)水平掃描線之間編程，設(shè)置為0時(shí)為連續(xù)行顯示。通過(guò)ROW_SPACE寄存器可以控制淡入淡出的啟用/禁用、方向、半色調(diào)效果延遲和行間距。

字符生成

Z90255支持14像素（水平）×18像素（垂直）的字符顯示，字符在字符生成只讀存儲(chǔ)器（CGROM）中逐像素映射。通過(guò)組合多個(gè)字符可以形成大圖標(biāo)。

字符大小和平滑效果

Z90255支持四種字符大?。?X、2X、雙倍寬度和雙倍高度。平滑效果可以應(yīng)用于2X和雙倍寬度字符，通過(guò)DISP_ATTR寄存器可以啟用或禁用平滑效果。

邊緣效果

邊緣效果是指用與前景色和背景色不同的顏色圍繞字符，通過(guò)DISP_ATTR寄存器可以啟用或禁用邊緣效果，通過(guò)INT_ST寄存器可以設(shè)置邊緣顏色。

顯示屬性控制

顯示屬性控制決定整個(gè)屏幕的顯示特性，包括字符顯示的啟用/禁用、主背景的啟用/禁用、邊緣效果的啟用/禁用、平滑效果的啟用/禁用、RGB極性和主背景顏色等。

視頻刷新RAM訪問(wèn)

Z90255支持12位字符數(shù)據(jù)，其中9位包含字符代碼，3位包含調(diào)色板信息。通過(guò)顏色索引寄存器和調(diào)色板選擇位，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)字符顏色的控制。

I2C主接口

Z90255的I2C主接口支持四種不同的傳輸速度，通過(guò)I2C控制寄存器進(jìn)行配置。為避免DATA和SCLK線上的問(wèn)題，在I2C總線接口的所有輸入上都實(shí)現(xiàn)了時(shí)間常數(shù)等于3Tsclk的數(shù)字濾波器。I2C模塊通過(guò)設(shè)置I2C_CNTL寄存器的第2位來(lái)啟用，啟用前需要將相關(guān)引腳配置為輸出，并將端口2配置為標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)模式。

輸入/輸出端口

Z90255共有20個(gè)輸入/輸出（I/O）端口，此外，七個(gè)脈沖寬度調(diào)制器（PWM）可以配置為常規(guī)輸出端口，最多可提供27個(gè)I/O端口。通過(guò)端口配置寄存器、端口模式寄存器、端口數(shù)據(jù)寄存器和端口方向控制寄存器，可以對(duì)端口進(jìn)行配置和控制。

紅外接口

Z90255支持紅外（IR）遙控接口，通過(guò)兩個(gè)紅外捕獲寄存器（IR_CP0和IR_CP1）可以接收兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生IR中斷時(shí)，根據(jù)TCR0寄存器的第0位設(shè)置，紅外捕獲寄存器可以記錄從上次IR中斷或上次溢出以來(lái)的時(shí)間。

脈沖寬度調(diào)制器

Z90255擁有11個(gè)脈沖寬度調(diào)制器通道，其中PWM1 - PWM10具有6位分辨率，通常用于音頻和視頻電平控制；PWM11具有14位分辨率，通常用于電壓合成調(diào)諧。PWM6可以配置為6位或14位。通過(guò)PWM模式寄存器可以控制復(fù)用引腳的功能，使其作為PWM輸出端口或常規(guī)輸出端口。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

Z90255配備了一個(gè)4位閃存模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），可以配置為3位或4位。有四個(gè)復(fù)用模擬輸入通道，通過(guò)3位ADC數(shù)據(jù)寄存器和4位ADC數(shù)據(jù)寄存器可以選擇輸入通道和設(shè)置ADC速度。

電氣特性

絕對(duì)最大額定值

應(yīng)力超過(guò)操作限制中列出的水平可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞，這些限制僅代表應(yīng)力極限，而非最佳操作水平。

DC特性

包括電源電壓、輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸入泄漏電流、供應(yīng)電流等參數(shù)，這些參數(shù)決定了設(shè)備在直流情況下的性能。

AC特性

包括輸入時(shí)鐘周期、時(shí)鐘輸入上升和下降時(shí)間、輸入時(shí)鐘寬度、Hsync輸入低寬度、Hsync輸入高寬度等參數(shù)，這些參數(shù)影響設(shè)備在交流情況下的性能。

時(shí)序圖

時(shí)序圖展示了外部輸入的時(shí)序要求，確保設(shè)備在正確的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行操作。

封裝與訂購(gòu)信息

Z90255采用42引腳收縮雙列直插式封裝（SDIP），提供了詳細(xì)的封裝尺寸信息。同時(shí)，文檔還提供了訂購(gòu)信息和ROM代碼提交說(shuō)明，方便用戶進(jìn)行產(chǎn)品訂購(gòu)和代碼提交。

通過(guò)對(duì)Z90255 ROM和Z90251 OTP電視控制器的詳細(xì)分析，我們可以看到它們?cè)陔娨暱刂祁I(lǐng)域的強(qiáng)大功能和廣泛應(yīng)用。無(wú)論是對(duì)于電視制造商還是電子工程師來(lái)說(shuō)，深入了解這些控制器的特性和應(yīng)用，都有助于開發(fā)出更加優(yōu)秀的電視產(chǎn)品。你在使用這些控制器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。