Z86C83/C84/E83 CMOS Z8? MCU:嵌入式控制的理想之選
在嵌入式控制領(lǐng)域,一款性能卓越、功能豐富的微控制器(MCU)對于實現(xiàn)各種復(fù)雜應(yīng)用至關(guān)重要。Z86C83/C84/E83 CMOS Z8? MCU便是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品,它以其獨特的架構(gòu)和強大的功能,為工程師們提供了廣闊的設(shè)計空間。
文件下載:Z86E8316SEC00TR.pdf
一、產(chǎn)品概述
Z86C83/C84/E83隸屬于Z8? MCU家族,具備獨特的寄存器到寄存器架構(gòu),有效避免了累加器瓶頸問題,相較于RISC處理器,顯著提升了代碼效率。該系列MCU適用于眾多嵌入式控制應(yīng)用場景,如家電、過程控制、鍵盤、安全系統(tǒng)、電池充電器以及汽車模塊等。
產(chǎn)品特性
| 設(shè)備 | ROM (KB) | RAM* (Bytes) | I/O 線 | 電壓范圍 |
|---|---|---|---|---|
| Z86C83 | 4 | 237 | 21 | 3.0V 至 5.5V |
| Z86E83 | 4 (OTP) | 237 | 21 | 3.5V 至 5.5V |
| Z86C84 | 4 | 237 | 17 | 3.0V 至 5.5V |
此外,它還具有以下特性:
- 封裝形式多樣:提供28 - Pin DIP、SOIC和PLCC封裝,方便不同應(yīng)用場景的需求。
- 時鐘速度:時鐘速度可達16 MHz,滿足高速處理需求。
- 擴展寄存器組:擁有三個擴展寄存器組,增強了系統(tǒng)的控制能力。
- A/D和D/A轉(zhuǎn)換器:8通道、8位A/D轉(zhuǎn)換器,具備跟蹤和保持功能以及獨特的R - Ladder (A GND) 偏移控制;Z86C84還配備兩個8位D/A轉(zhuǎn)換器,具有可編程增益級,建立時間僅3 μs。
二、引腳說明
不同型號的Z86C83/C84/E83在引腳配置上存在一定差異,下面為大家詳細介紹:
Z86C83和標準模式Z86E83
| 編號 | 符號 | 功能 | 方向 |
|---|---|---|---|
| 1 - 7 | P21 - P27 或 AC1 - AC7 | 端口2,位1 - 7 模擬輸入1 - 7 | 輸入/輸出 |
| 8 | /RESET | 復(fù)位 | 輸入 |
| 9 | XTAL1 | 振蕩器時鐘 | 輸入 |
| 10 | XTAL2 | 振蕩器時鐘 | 輸出 |
| 11 | GND | 接地 | |
| 12 | VCC | 電源 | |
| 13 - 15 | P31 - P33 | 端口3,位1 - 3 | 輸入 |
| 16 | P34 | 端口3,位4 | 輸出 |
| 17 | P36 | 端口3,位6 | 輸出 |
| 18 | P35 | 端口3,位5 | 輸出 |
| 19 - 25 | P00 - P06 | 端口0,位0 - 6 | 輸入/輸出 |
| 26 | A GND | 模擬接地 | |
| 27 | AVCC | 模擬電源 | |
| 28 | P20 | 端口2,位0 | 輸入/輸出 |
| 或 AC0 | 模擬輸入0 |
Z86C84
| 編號 | 符號 | 功能 | 方向 |
|---|---|---|---|
| 1 - 7 | P21 - P27 或 AC1 - AC7 | 端口2,位1 - 7 模擬輸入1 - 7 | 輸入/輸出 |
| 8 | /RESET | 復(fù)位 | 輸入 |
| 9 | XTAL1 | 振蕩器時鐘 | 輸入 |
| 10 | XTAL2 | 振蕩器時鐘 | 輸出 |
| 11 | GND | 接地 | |
| 12 | VCC | 電源 | |
| 13 - 15 | P31 - P33 | 端口3,位1 - 3 | 輸入 |
| 16 | P34 | 端口3,位4 | 輸出 |
| 17 | P36 | 端口3,位6 | 輸出 |
| 18 | P35 | 端口3,位5 | 輸出 |
| 19 - 21 | P00 - P02 | 端口0,位0 - 3 | 輸入/輸出 |
| 22 | VDLO | D/A 參考電壓,低 | 輸入 |
| 23 | VDHI | D/A 參考電壓,高 | 輸入 |
| 24 - 25 | DAC2 - 1 | D/A 轉(zhuǎn)換器 | 輸出 |
| 26 | A GND | 模擬接地 | |
| 27 | AVCC | 模擬電源 | |
| 28 | P20 或 AC0 | 端口2,位0 模擬輸入0 | 輸入/輸出 |
Z86E83(EPROM 編程模式)
| 編號 | 符號 | 功能 | 方向 |
|---|---|---|---|
| 1 - 7 | D1 - D7 | 數(shù)據(jù)1,2,3,4,5,6,7 | 輸入/輸出 |
| 8 | NC | 無連接 | |
| 9 | /CE | 芯片使能 | 輸入 |
| 10 | NC | 無連接 | |
| 11 | GND | 接地 | |
| 12 | VCC | 電源 | |
| 13 | /OE | 輸出使能 | 輸入 |
| 14 | EPM | EPROM 編程模式 | 輸入 |
| 15 | VPP | 編程電壓 | 輸入 |
| 16 - 18 | |||
| 19 | CLR | 清除時鐘 | 輸入 |
| 20 | CLK | 地址輸入 | 輸入 |
| 21 | /PGM | 編程模式 | 輸入 |
| 22 - 27 | NC | 無連接 | |
| 28 | D0 | 數(shù)據(jù)0 | 輸入/輸出 |
三、電氣特性
絕對最大額定值
| 在使用Z86C83/C84/E83時,需要注意其絕對最大額定值,以避免對設(shè)備造成永久性損壞。例如,環(huán)境溫度在偏置條件下為 - 40°C 至 +105°C,存儲溫度為 - 65°C 至 +150°C 等。具體參數(shù)如下表所示: | 參數(shù) | 最小值 | 最大值 | 單位 | 備注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 偏置條件下的環(huán)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 | 1. 適用于除 /RESET 引腳外的所有引腳,另有說明除外 | |
| VCC 引腳相對于 VSS 的電壓 | - 0.3 | +7 | V | ||
| /RESET 引腳相對于 VSS 的電壓 | - 0.6 | VCC + 1 | V | 2. 引腳到 (V_{cc}) 無輸入保護二極管 | |
| P32、P33 和 /Reset 引腳相對于 VSS 的電壓 | - 0.6 | VCC + 1 | V | 2,5. 僅適用于 Z86E83 | |
| 總功耗 | 770 | mW | |||
| 流出 VSS 的最大電流 | 140 | mA | |||
| 流入 VCC 的最大電流 | 125 | mA | |||
| 流入輸入引腳的最大電流 | - 600 | +600 | μA | 3. 不包括 XTAL 引腳 | |
| 流入開漏引腳的最大電流 | - 600 | +600 | μA | 4. 設(shè)備引腳不在輸出低電平狀態(tài) | |
| 任何 I/O 引腳吸收的最大輸出電流 | 25 | mA | |||
| 任何 I/O 引腳提供的最大輸出電流 | 25 | mA |
標準測試條件
該系列 MCU 的特性在標準測試條件下適用,所有電壓均參考接地。例如,電容參數(shù)在 (T{A}=25^{circ} C) ,(V{CC}=GND = 0 ~V) ,(f = 1.0 MHz) ,未測量引腳返回 GND 的條件下測量,輸入電容、輸出電容和 I/O 電容的最大值均為 15 pF。
DC 電氣特性
不同型號在不同電壓和溫度條件下的 DC 電氣特性有所不同,如時鐘輸入高電壓、低電壓,輸入高電壓、低電壓,輸出高電壓、低電壓等參數(shù)。以 Z86C83/C84 為例,在 (V{CC}=3.0V) ,溫度范圍為 0°C 至 +70°C 時,時鐘輸入高電壓范圍為 0.7 (V{CC}) 至 (V_{CC}+0.3) ,典型值為 1.3V。
AC 電氣特性
同樣,AC 電氣特性也與電壓、溫度和時鐘頻率等因素相關(guān)。例如,輸入時鐘周期在不同電壓和溫度下有不同的要求,在 (V_{CC}=3.0V) ,溫度范圍為 0°C 至 +70°C 時,輸入時鐘周期最小值為 250 ns。
四、功能描述
復(fù)位功能
復(fù)位引腳 /RESET 用于初始化 MCU,可通過上電復(fù)位(POR)、看門狗定時器(WDT)復(fù)位或外部復(fù)位實現(xiàn)。在 POR 和 WDT 復(fù)位期間,內(nèi)部生成的復(fù)位信號會將復(fù)位引腳拉低,持續(xù) POR 時間。復(fù)位檢測后,內(nèi)部 RST 信號會被鎖存并保持一段時間,程序執(zhí)行將在 RST 釋放后的 5 - 10 個 TpC 周期后從地址 000C(十六進制)開始。
程序存儲器
C83/C84/E83/E84 可尋址高達 4 KB 的內(nèi)部程序存儲器,前 12 個字節(jié)用于存儲中斷向量,其余部分為片上掩膜編程 ROM。同時,ROM 保護功能可防止外部程序讀取 ROM 內(nèi)容。
擴展寄存器文件
寄存器文件得到擴展,允許更多的系統(tǒng)控制寄存器和外設(shè)設(shè)備及輸入/輸出端口映射到寄存器地址區(qū)域。Z8 寄存器地址空間 R0 至 R15 被實現(xiàn)為 16 組,每組 16 個寄存器,這些寄存器組被稱為擴展寄存器文件(ERF)。
計數(shù)器/定時器
該系列 MCU 配備兩個 8 位可編程計數(shù)器/定時器(T0 - T1),每個由一個 6 位可編程預(yù)分頻器驅(qū)動。T1 預(yù)分頻器可由內(nèi)部或外部時鐘源驅(qū)動,而 T0 預(yù)分頻器僅由內(nèi)部時鐘驅(qū)動。計數(shù)器可進行多種模式的編程,如啟動、停止、重啟等,還可實現(xiàn)級聯(lián)功能。
中斷
Z8 具有六個不同來源的中斷,這些中斷可屏蔽、可優(yōu)先級排序。中斷源分為兩類:四個來自端口 3 的 P33 - P30 線,兩個來自計數(shù)器/定時器。中斷請求可通過中斷屏蔽寄存器進行全局或單獨的啟用或禁用。當多個中斷同時發(fā)生時,可編程優(yōu)先級編碼器會根據(jù)中斷優(yōu)先級寄存器的設(shè)置來解決優(yōu)先級問題。
時鐘
片上振蕩器具有高增益、并聯(lián)諧振放大器,可連接晶體、LC、陶瓷諧振器或任何合適的外部時鐘源。晶體應(yīng)采用 AT 切割,最大頻率為 16 MHz,串聯(lián)電阻(RS)小于或等于 100 Ohms。為減少接地噪聲注入到振蕩器,晶體應(yīng)通過推薦的電容值連接到 XTAL1 和 XTAL2 引腳,并直接連接到設(shè)備接地引腳。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)
ADC 是一個 8 位半閃存轉(zhuǎn)換器,使用兩個參考電阻梯進行上 4 位(MSBs)和下 4 位(LSBs)的轉(zhuǎn)換。在采樣期間,轉(zhuǎn)換器會自動調(diào)零,轉(zhuǎn)換時間取決于內(nèi)部時鐘頻率,最小轉(zhuǎn)換時間為 35 x SCLK。ADC 由 Z8 控制,其三個寄存器(兩個控制寄存器和一個結(jié)果寄存器)映射到擴展寄存器文件中。通過配置控制寄存器并寫入啟動命令,可啟動轉(zhuǎn)換過程。同時,ADC 還支持校準偏移功能,可通過選擇性啟用特殊匹配電阻來調(diào)整 (A GND) 的偏移,從而提高在特定電壓范圍內(nèi)的分辨率。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)
Z86C84 配備兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),每個 DAC 是一個 8 位電阻串,具有可編程的 0.25X、0.5X 或 1X 增益輸出緩沖器。DAC 輸出電壓在內(nèi)部數(shù)據(jù)鎖存到 DAC 數(shù)據(jù)寄存器后穩(wěn)定。DAC 的參考電壓可選擇模擬電源軌 (AV_{CC}) 和 (A GND) ,或外部提供的參考電壓 VDHI 和 VDLO。通過寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器,可實現(xiàn) D/A 轉(zhuǎn)換,并設(shè)置增益和啟用/禁用 DAC。
電源管理
上電復(fù)位(POR)
POR 定時器功能由板載 RC 振蕩器或 XTAL 振蕩器驅(qū)動的定時器電路實現(xiàn)。POR 時間用于使 (V_{CC}) 和振蕩器電路穩(wěn)定,然后開始執(zhí)行指令。POR 定時器可由三種條件觸發(fā):電源故障到電源正常狀態(tài)、停止模式恢復(fù)(如果 SMR 寄存器的 D5 = 1)、WDT 超時(包括從停止模式)。
HALT 模式
HALT 模式會關(guān)閉內(nèi)部 CPU 時鐘,但不影響 XTAL 振蕩。計數(shù)器/定時器和外部中斷 IRQ0、IRQ1 和 IRQ2 保持活動狀態(tài)。設(shè)備可通過外部或內(nèi)部產(chǎn)生的中斷(如 POR 或 WDT 超時)恢復(fù),中斷請求必須被執(zhí)行才能退出 HALT 模式。中斷服務(wù)程序執(zhí)行后,程序?qū)?HALT 指令后的指令繼續(xù)執(zhí)行。
STOP 模式
STOP 模式會關(guān)閉內(nèi)部時鐘和外部晶體振蕩,將待機電流降低到 10 μA(典型值)或更低。STOP 模式可通過 WDT 超時、POR 或停止模式恢復(fù)來終止,處理器將從地址 000CH 重新啟動應(yīng)用程序。為避免在執(zhí)行睡眠指令時暫停執(zhí)行中間指令,進入 STOP 或 HALT 模式前,需要先執(zhí)行 NOP 指令來清空指令流水線。
停止模式恢復(fù)寄存器(SMR)
SMR 寄存器用于選擇時鐘分頻值和確定停止模式恢復(fù)的模式。該寄存器的所有位除 D7 外均為只寫位,D7 為只讀標志位,在停止模式恢復(fù)時由硬件設(shè)置,在電源上電周期時復(fù)位。SMR 寄存器的不同位控制著時鐘分頻、停止模式恢復(fù)源、停止延遲、恢復(fù)電平以及 WDT 的超時周期等功能。
看門狗定時器模式寄存器(WDTMR)
WDT 是一個可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)定時器,如果達到終端計數(shù),將復(fù)位 Z8。WDT 最初通過執(zhí)行 WDT 指令啟用,并在后續(xù)執(zhí)行 WDT 指令時刷新。WDT 電路由板載 RC 振蕩器或 XTAL1 引腳的外部振蕩器驅(qū)動。WDTMR 寄存器的不同位控制著 WDT 的時鐘源、超時周期、在 HALT 和 STOP 模式下的活動狀態(tài)等。
五、端口配置
端口 0
端口 0 是一個 7 位、雙向、CMOS 兼容的 I/O 端口,其中 P03 - P06 在 Z86C84 中不可用。這些 I/O 線可分別進行半字節(jié)編程,作為輸入/輸出使用。所有輸入緩沖器采用施密特觸發(fā)器,輸出驅(qū)動器為推挽式。同時,P03 - P06 具有自動鎖存功能,可在未外部驅(qū)動時提供有效的 CMOS 電平,避免輸入浮動導(dǎo)致的過大電流。
端口 2
端口 2 是一個 8 位、雙向、CMOS 兼容的 I/O 端口,也是 8 通道多路復(fù)用輸入到 8 位 ADC 的端口。通過編程 Port2 模式寄存器,可將端口 2 配置為數(shù)字輸入,讀取數(shù)字數(shù)據(jù);或配置 ADC 控制寄存器,讀取 ADC 結(jié)果寄存器以評估模擬信號。端口 2 的每個 I/O 線方向可單獨配置,并且所有版本的設(shè)備都支持為每個端口 2 I/O 線單獨連接 10K(±20%)上拉電阻,通過軟件控制 P2RES 寄存器實現(xiàn)。
端口 3
端口 3 是一個 6 位、CMOS 兼容的端口,具有三個固定輸入(P33 - P31)和三個固定輸出(P34 - P36),可通過軟件控制進行輸入/輸出、計數(shù)器/定時器、中斷和
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