探索Z90102/103/104：40引腳低成本數(shù)字電視控制器的卓越性能

在數(shù)字電視控制領(lǐng)域，Z90102/103/104 40引腳低成本數(shù)字電視控制器是一款備受關(guān)注的產(chǎn)品。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款控制器的特點(diǎn)、功能以及應(yīng)用。

文件下載：Z9010204PSCR5438.pdf

產(chǎn)品概述

Z90102/103/104 是一款 40 引腳的低成本數(shù)字電視控制器，它集成了 4KB、6KB 和 8KB 的 ROM 以及 236 字節(jié)的 RAM。該控制器采用了 ZiLOG 的 (Z8^{circledR}) STOP 模式 MCU 技術(shù)，具有 CMOS 兼容性。它提供了掩膜編程的 ROM，適用于高產(chǎn)量生產(chǎn)應(yīng)用設(shè)備，可嵌入自定義程序。與 Z86C27 和 Z86127 結(jié)合使用時(shí)，能為中低端電視應(yīng)用提供支持。

產(chǎn)品特性

高性能與低功耗

• 快速指令執(zhí)行：指令指針?biāo)俣瓤?，?4MHz 時(shí)鐘頻率下，指令執(zhí)行時(shí)間僅為 1.5μs。
• 低功耗設(shè)計(jì)：具有兩種待機(jī)模式（STOP 和 HALT），可有效降低功耗。同時(shí)具備低電壓檢測(cè)和電壓敏感復(fù)位功能，保障系統(tǒng)在不同電壓環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

  豐富的輸入輸出接口

• 寄存器映射端口：擁有 Port 2（8 位可編程 I/O）和 Port 3（2 位輸入、3 位輸出）寄存器映射端口，以及 Port 6（6 位輸入和三態(tài)比較器 AFC 輸入）內(nèi)存映射 I/O 端口，方便與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
• PWM 端口：配備多個(gè)脈沖寬度調(diào)制器（PWM），包括一個(gè) 14 位分辨率的 PWM 用于電壓合成調(diào)諧控制，三個(gè) 8 位分辨率的 PWM 用于圖像控制，三個(gè) 6 位分辨率的 PWM 用于音頻控制，為電視的圖像和音頻調(diào)節(jié)提供了精確的控制手段。

  強(qiáng)大的顯示功能

• 字符顯示能力：支持 8 行 x 20 列的字符顯示，字符集為 96 個(gè)（11 x 15 點(diǎn)陣），能夠顯示英語(yǔ)、韓語(yǔ)、泰語(yǔ)、中文和日語(yǔ)等多種高分辨率字符。
• 顏色屬性可編程：可對(duì)字符顏色、行背景/邊緣、幀背景/位置、條形圖顏色變化和字符大小等進(jìn)行完全可編程控制，滿(mǎn)足不同的顯示需求。

  中斷與定時(shí)器功能

• 中斷系統(tǒng)：具有六個(gè)不同來(lái)源的向量?jī)?yōu)先級(jí)中斷，可對(duì)各種外部事件進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)。
• 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器：兩個(gè) 8 位可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，每個(gè)都帶有 6 位可編程預(yù)分頻器，可用于計(jì)數(shù)、定時(shí)和數(shù)據(jù)通信等任務(wù)，減輕了程序處理實(shí)時(shí)問(wèn)題的負(fù)擔(dān)。

引腳描述

該控制器的 40 引腳封裝包含了各種功能引腳，如 XTAL1 和 XTAL2 用于連接時(shí)鐘晶體振蕩器，HSYNC 和 VSYNC 用于接收水平和垂直同步信號(hào)，VRED、VGREEN 和 VBLUE 用于輸出視頻信號(hào)等。每個(gè)引腳都有其特定的功能和作用，在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理連接。

電氣特性

絕對(duì)最大額定值

在使用該控制器時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，如電源電壓范圍為 -0.3V 至 +7V，輸入電壓范圍為 -0.3V 至 (V_{CC}+0.3V) 等。超過(guò)這些額定值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。

直流特性

在 (T{A}=0^{circ}C) 至 +70°C、(V{CC}=+4.5V) 至 +5.5V、(F{OSC}=4MHz) 的條件下，該控制器具有特定的直流特性，如輸入電壓高電平為 3.0V，輸出電壓低電平在 (I{OL}=0.75mA) 時(shí)為 0.19V 等。

交流特性

交流特性包括輸入時(shí)鐘周期、時(shí)鐘輸入上升和下降時(shí)間、定時(shí)器輸入低寬度等參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)于保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

功能模塊詳解

脈沖寬度調(diào)制器（PWM）

Z90102/103/104 具有七個(gè) PWM 通道，分為三種類(lèi)型：14 位分辨率的 PWM1 用于電壓合成調(diào)諧，6 位分辨率的 PWM8 - PWM6 用于音頻電平控制，8 位分辨率的 PWM9、10、11 用于圖像電平控制。PWM 控制寄存器映射到外部?jī)?nèi)存，可通過(guò) LDE 和 LDEI 指令進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

屏幕顯示（OSD）

OSD 功能能夠顯示 8 行 x 20 列的 96 種字符，支持高分辨率（11 x 15 點(diǎn)陣）模式。具有多種特性，如字符顏色可按行指定、字符像素大小可選、極性選擇、顯示位置控制、行間距設(shè)置、淡入/淡出控制、條形線(xiàn)顯示、邊緣功能、背景顏色選擇和顯示開(kāi)關(guān)控制等。

字符生成 ROM 和視頻 RAM

字符生成 ROM 為 3KB 的 6 位組織，定義了 11 x 15 點(diǎn)陣的高分辨率字符。視頻 RAM 為 8 行數(shù)組，每行 21 x 7 位，包含行屬性和字符數(shù)據(jù)，可通過(guò) LDE 或 LDEI 指令進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

程序內(nèi)存和寄存器

程序內(nèi)存的中斷向量表位于低地址空間，復(fù)位后程序從地址 000CH 開(kāi)始執(zhí)行。所有控制寄存器和 I/O 端口（除 Port 2 和 Port 3）都分配到程序內(nèi)存空間，通過(guò) LDE 和 LDEI 指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。寄存器文件包含 256 字節(jié)寄存器，包括 I/O 端口寄存器、通用寄存器和控制狀態(tài)寄存器。

計(jì)數(shù)器/定時(shí)器

兩個(gè) 8 位可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（T0 - T1），每個(gè)都由自己的 6 位可編程預(yù)分頻器驅(qū)動(dòng)。T1 的時(shí)鐘源可由用戶(hù)定義，可選擇內(nèi)部微處理器時(shí)鐘或外部信號(hào)輸入。計(jì)數(shù)器/定時(shí)器可通過(guò)級(jí)聯(lián)方式擴(kuò)展功能。

中斷系統(tǒng)

該控制器具有六個(gè)不同來(lái)源的中斷，可屏蔽和優(yōu)先級(jí)排序。中斷源包括 Port 3（P30、P31）、VSYNC、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和軟件觸發(fā)。

待機(jī)模式

• HALT 模式：關(guān)閉內(nèi)部 CPU 時(shí)鐘（SCLK），但不停止 XTAL 振蕩，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和外部中斷保持活躍，可通過(guò)中斷恢復(fù)。
• STOP 模式：停止晶體振蕩，停止 SCLK 和 TCLK，設(shè)備停止運(yùn)行?？赏ㄟ^(guò)復(fù)位或 Port 3（P30）的高電平輸入釋放，釋放后程序從地址 000CH 開(kāi)始執(zhí)行。

  時(shí)鐘和看門(mén)狗定時(shí)器

• 時(shí)鐘：片上振蕩器具有高增益、并聯(lián)諧振放大器，可連接晶體、陶瓷諧振器或外部時(shí)鐘源，最大時(shí)鐘頻率為 4MHz。
• 看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）：永久啟用，必須每 12ms 刷新一次，否則設(shè)備將復(fù)位。在 HALT 模式下可通過(guò) WDT 4F（HEX）指令啟用。

應(yīng)用場(chǎng)景

Z90102/103/104 適用于消費(fèi)電視、有線(xiàn)電視和衛(wèi)星接收器等應(yīng)用，為這些設(shè)備提供了高性能、低成本的控制解決方案。其豐富的功能和接口能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求，在電視控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

總結(jié)

Z90102/103/104 40 引腳低成本數(shù)字電視控制器以其高性能、低功耗、豐富的功能和接口，為數(shù)字電視控制提供了一個(gè)理想的解決方案。在設(shè)計(jì)電視控制系統(tǒng)時(shí)，工程師可以充分利用該控制器的特性，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電視控制功能。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似控制器的使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。