Z86C33/C43：CMOS Z8 MCU消費(fèi)控制器處理器的技術(shù)剖析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，微控制器（MCU）是眾多項(xiàng)目的核心組件。今天，我們來深入探討Zilog公司的Z86C33/C43 CMOS Z8 MCU消費(fèi)控制器處理器，它具備諸多特性，能為設(shè)計(jì)帶來更多的靈活性和高效性。

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一、產(chǎn)品概述

Z86C33/C43屬于Zilog的Z88 MCU單芯片家族，擁有增強(qiáng)的喚醒電路、可編程看門狗定時(shí)器（WDT）以及低噪聲/EMI選項(xiàng)。這些特性使得它在設(shè)計(jì)上更加高效、經(jīng)濟(jì)，并且為用戶提供了比標(biāo)準(zhǔn)Z8微控制器核心更大的設(shè)計(jì)靈活性。

1. 基本參數(shù)

它采用3.0 - 5.5伏的工作電壓范圍，時(shí)鐘自由看門狗定時(shí)器（WDT）復(fù)位功能，工作溫度范圍為 -40°C 至 +105°C，還具備擴(kuò)展寄存器文件（ERF）。

二、功能特性

1. 輸入/輸出能力

Z86C33提供24個(gè)輸入/輸出引腳，Z86C43提供32個(gè)輸入/輸出引腳。這些引腳可在軟件控制下進(jìn)行配置，能提供定時(shí)、狀態(tài)信號(hào)、帶或不帶握手的并行I/O以及用于連接外部存儲(chǔ)器的地址/數(shù)據(jù)總線。

2. 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器

該處理器提供兩個(gè)片上計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，具有大量用戶可選模式，能減輕系統(tǒng)處理實(shí)時(shí)任務(wù)（如計(jì)數(shù)/定時(shí)和數(shù)據(jù)通信）的負(fù)擔(dān)。

3. 中斷系統(tǒng)

具備向量式、優(yōu)先級(jí)中斷，極性可編程，有六個(gè)不同的中斷源，可通過中斷屏蔽寄存器全局或單獨(dú)啟用或禁用中斷請求。

4. 模擬比較器

擁有兩個(gè)模擬比較器，可處理P31和P32上的模擬信號(hào)，參考電壓為P33上的電壓。

5. 時(shí)鐘和振蕩器

片上振蕩器可連接晶體、陶瓷諧振器、LC、RC或外部時(shí)鐘，晶體應(yīng)選用AT切割，最大16 MHz，串聯(lián)電阻（RS）小于等于100歐姆。

6. 復(fù)位功能

支持多種復(fù)位方式，包括上電復(fù)位、看門狗定時(shí)器復(fù)位、停止模式恢復(fù)和外部復(fù)位。上電復(fù)位電路內(nèi)置，無需外部復(fù)位電路。

7. 存儲(chǔ)保護(hù)

具備ROM保護(hù)和RAM保護(hù)功能，ROM保護(hù)可防止在外部程序模式下執(zhí)行特定指令讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，RAM保護(hù)可防止對RAM地址空間的特定部分進(jìn)行寫入操作。

三、引腳功能

1. 特殊引腳

• /ROMless：僅Z86C43有此引腳，連接到GND時(shí)禁用內(nèi)部ROM，使設(shè)備作為Z86C90無ROM的Z8工作。
• /DS：數(shù)據(jù)選通信號(hào)，用于外部存儲(chǔ)器傳輸，僅Z86C43有此引腳。
• /AS：地址選通信號(hào)，用于外部存儲(chǔ)器傳輸，僅Z86C43有此引腳。
• XTAL1和XTAL2：用于連接晶體、陶瓷諧振器、LC、RC網(wǎng)絡(luò)或外部時(shí)鐘。
• R/W：讀寫信號(hào)，僅Z86C43有此引腳。

2. 端口功能

• Port 0：8位雙向CMOS兼容端口，可配置為半字節(jié)I/O端口或地址端口，支持握手控制。
• Port 1：8位雙向CMOS兼容端口，具有復(fù)用地址和數(shù)據(jù)端口功能，僅Z86C43有此端口。
• Port 2：8位雙向CMOS兼容I/O端口，可獨(dú)立配置為輸入或輸出，支持握手控制。
• Port 3：8位CMOS兼容端口，有四個(gè)固定輸入和四個(gè)固定輸出，可用于輸入/輸出、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、中斷、端口握手和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器功能。

四、電氣特性

1. 絕對最大額定值

包括環(huán)境溫度、存儲(chǔ)溫度、引腳電壓、總功耗、允許電流等參數(shù)，使用時(shí)需確保不超過這些額定值，以免損壞設(shè)備。

2. 直流電氣特性

涵蓋時(shí)鐘輸入電壓、輸入高/低電壓、輸出高/低電壓、復(fù)位輸入電壓、輸入/輸出泄漏電流、電源電流等參數(shù)，不同工作電壓和溫度范圍下有不同的取值。

3. 交流電氣特性

包括外部I/O或存儲(chǔ)器讀寫時(shí)序、附加時(shí)序等，對于設(shè)計(jì)外部存儲(chǔ)器接口和處理實(shí)時(shí)任務(wù)非常重要。

五、寄存器功能

1. 擴(kuò)展寄存器文件（ERF）

Z86C33/C43的寄存器文件得到擴(kuò)展，允許更多系統(tǒng)控制寄存器和外設(shè)設(shè)備映射到寄存器地址區(qū)域。

2. 控制寄存器

• PCON：用于配置端口，包括比較器輸出、端口開漏、低EMI等功能。
• SMR：選擇時(shí)鐘分頻值和停止模式恢復(fù)源。
• WDTMR：控制看門狗定時(shí)器的時(shí)間選擇、在HALT和STOP模式下的活動(dòng)狀態(tài)以及時(shí)鐘源。

六、應(yīng)用注意事項(xiàng)

1. ROM保護(hù)模式

在ROM保護(hù)模式下，執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，某些指令不能讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)則可以。

2. 看門狗定時(shí)器

設(shè)備有振蕩器自由的WDT復(fù)位功能，WDT超時(shí)復(fù)位時(shí)，即使振蕩器未運(yùn)行，也會(huì)將設(shè)備引腳強(qiáng)制到復(fù)位默認(rèn)狀態(tài)。

3. 端口狀態(tài)

Port 3輸出在復(fù)位后除停止模式恢復(fù)外，會(huì)復(fù)位到高電平狀態(tài)。

4. 低電壓保護(hù)

設(shè)備具備低電壓保護(hù)功能，最低工作電壓隨溫度和工作頻率變化，低電壓保護(hù)跳閘電壓在特定條件下小于3V且高于1.4V。

5. 編程注意事項(xiàng)

• 擴(kuò)展寄存器PCON為只寫寄存器。
• WDTMR在復(fù)位后的前60個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)可寫，之后寫保護(hù)。
• 選擇P3M位D1為1后，需添加兩個(gè)NOP延遲，比較器輸出才有效，同時(shí)要清除IRQ寄存器中的IRQ0、IRQ1和IRQ2以避免虛假中斷。

七、封裝信息和訂購信息

1. 封裝信息

提供28引腳DIP、28引腳SOIC、40引腳DIP、44引腳PLCC和44引腳LQFP等多種封裝形式，并給出了相應(yīng)的尺寸參數(shù)。

2. 訂購信息

不同的型號(hào)代表了不同的溫度范圍、封裝形式和速度，用戶可根據(jù)需求選擇合適的產(chǎn)品。

Z86C33/C43 CMOS Z8 MCU消費(fèi)控制器處理器以其豐富的功能和良好的性能，為電子工程師在設(shè)計(jì)消費(fèi)類產(chǎn)品時(shí)提供了一個(gè)可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理配置和使用這些特性，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。你在使用類似的MCU時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。