深入解析ZiLOG Z86E02 SL1925通用OTP微控制器

在電子設計領域，微控制器是眾多項目的核心。ZiLOG的Z86E02 SL1925通用OTP（One-Time Programmable）微控制器以其獨特的特性和廣泛的應用場景，成為工程師們在設計中值得考慮的選擇。本文將深入剖析這款微控制器的架構、特性、電氣參數以及應用注意事項，幫助工程師們更好地理解和使用它。

文件下載：Z86E0208HEC1925TR.pdf

一、架構概述

Z86E02 SL1925是ZiLOG單芯片Z8? MCU家族中的一員，屬于OTP類型。它為軟件開發(fā)者提供了便捷的開發(fā)、調試和原型制作體驗，尤其適用于小規(guī)模生產，相比掩膜ROM版本，其成本效益更高。

該微控制器擁有14條輸入/輸出線，這些線被分為三個端口，可通過軟件靈活配置，為系統(tǒng)提供定時信號、狀態(tài)信號或并行I/O功能。此外，片上集成的計數器/定時器具有多種用戶可選模式，能夠分擔系統(tǒng)的實時任務，如計數、計時和I/O數據通信等。

二、特性亮點

2.1 基本參數

2.2 工作范圍

• 溫度范圍：在0°C至+70°C時，工作電壓范圍為3.5V至5.5V；在 -40°C至+105°C時，工作電壓范圍為4.5V至5.5V。
• 輸入/輸出：具備14條輸入/輸出線，可滿足多種應用需求。
• 中斷系統(tǒng)：擁有六個向量優(yōu)先級中斷，包括3個下降沿中斷、1個上升沿中斷、1個定時器中斷和1個軟件中斷。
• 編程選項：提供低噪聲、ROM保護、自動鎖存、看門狗定時器（WDT）和RC振蕩器等多種編程選項。
• 計數器/定時器：一個可編程的8位計數器/定時器，配備6位可編程預分頻器。
• 復位功能：具備WDT/上電復位（POR）功能。
• 振蕩器：片上振蕩器支持XTAL、陶瓷諧振器、LC、RC或外部時鐘輸入。
• 低功耗：典型功耗為50 mΩ，有助于降低系統(tǒng)能耗。
• 指令指針：在8 MHz時鐘下，指令指針速度為1.5μs。

三、引腳功能

3.1 標準模式

• XTAL1和XTAL2：分別為晶體輸入和輸出引腳，用于連接外部并行諧振晶體、諧振器、RC、LC或外部單相時鐘（最大8 MHz）到片上時鐘振蕩器和緩沖器。
• 端口0（P02 - P00）：3位雙向、施密特觸發(fā)CMOS兼容I/O端口，可通過軟件全局配置為輸入或輸出。
• 端口2（P27 - P20）：8位、位可編程、雙向、施密特觸發(fā)CMOS兼容I/O端口，各引腳可獨立配置為輸入或輸出，輸出模式可選擇推挽或開漏。
• 端口3（P33 - P31）：3位CMOS兼容端口，具有三個固定輸入線，可配置為數字施密特觸發(fā)輸入，同時作為中斷源IRQ0 - IRQ3和定時器輸入信號TIN。

3.2 EPROM模式

在EPROM模式下，除VCC和GND外，Z8?的引腳功能會發(fā)生改變。例如，XOUT無功能，XIN作為CE，P31作為OE，P32作為EPM，P33作為VPP，P00作為CLEAR，P01作為CLOCK，P02作為PGM。

四、電氣特性

4.1 絕對最大額定值

使用該微控制器時，需注意其絕對最大額定值，如環(huán)境溫度、存儲溫度、引腳電壓、功耗和電流等參數。超過這些額定值可能會導致設備永久性損壞。

4.2 直流電氣特性

在標準溫度范圍（0°C至70°C）和擴展溫度范圍（ -40°C至105°C）下，分別給出了輸入電壓、時鐘輸入電壓、輸出電壓、輸入輸出泄漏電流、電源電流等直流電氣參數。這些參數對于設計電源電路和信號處理電路至關重要。

4.3 交流電氣時序特性

涵蓋了標準模式和低EMI模式在標準溫度和擴展溫度下的交流電氣時序參數，如輸入時鐘周期、時鐘上升和下降時間、輸入時鐘寬度、定時器輸入寬度和周期、中斷請求輸入時間、看門狗定時器延遲時間和上電復位時間等。這些參數對于確保系統(tǒng)的時序正確性和穩(wěn)定性非常關鍵。

五、功能描述

5.1 復位功能

• 上電復位（POR）：上電時，POR電路等待TPOR ms加上18個時鐘周期后，從地址000Ch開始執(zhí)行程序。
• 看門狗定時器復位（WDT）：WDT是一個可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)定時器，若達到終端計數，將復位Z8?。通過執(zhí)行WDT指令可啟用和重觸發(fā)WDT。

5.2 程序存儲器

Z86E02 SL1925可尋址高達512B的內部程序存儲器，前12個字節(jié)用于存儲中斷向量，其余為片上一次性可編程EPROM。

5.3 寄存器文件

由三個I/O端口寄存器、61個通用寄存器和14個控制和狀態(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，支持4位寄存器尋址模式。

5.4 計數器/定時器

一個8位可編程計數器/定時器（T1），由6位可編程預分頻器驅動，可選擇內部或外部時鐘源。計數器可配置為多種工作模式，如單次通過模式和模N連續(xù)模式。

5.5 中斷系統(tǒng)

具有六個可屏蔽和優(yōu)先級的中斷源，包括P31、P32、P33的下降沿中斷、P32的上升沿中斷、軟件中斷和計數器/定時器中斷。中斷請求通過程序存儲器中的向量地址進行處理。

5.6 時鐘

片上振蕩器可連接外部晶體、LC、RC、陶瓷諧振器或外部時鐘源，晶體應選用AT切割、最大8 MHz、串聯(lián)電阻小于等于100 Ohms的類型。

5.7 HALT模式和STOP模式

• HALT模式：關閉內部CPU時鐘，但晶體振蕩繼續(xù)，計數器/定時器和外部中斷IRQ0 - IRQ3保持活躍，可通過中斷恢復。
• STOP模式：關閉內部時鐘和外部晶體振蕩，將待機電流降低至10 μA，可通過P27引腳的低電平輸入恢復。

六、OTP選項位

6.1 低EMI發(fā)射

編程該選項位可使Z8工作在低EMI發(fā)射模式，降低預驅動轉換速率，限制內部時鐘頻率，增加輸出驅動電阻，消除振蕩器二分頻電路。

6.2 RC振蕩器

啟用該選項位可使內部RC振蕩器連接到XTAL2和XTAL1引腳，同時禁用內部晶體振蕩器。

6.3 EPROM保護

該選項可完全保護Z8程序代碼不被外部讀取，支持LDC和LDCI指令。

6.4 自動鎖存禁用

編程該選項位可全局禁用所有自動鎖存功能。

6.5 永久WDT啟用

啟用該選項位后，WDT在復位后永久運行，即使在HALT和STOP模式下也無法停止。

6.6 32-KHz啟用

啟用該選項位可使32-KHz振蕩器電路工作，同時禁用高頻晶體振蕩器電路。

七、應用注意事項

在正常操作中，若XTAL1、P33、P32、P31等引腳出現超過VCC的噪聲浪涌，可能會意外啟用生產測試模式或影響處理器操作。為降低電壓浪涌的影響，可使用鉗位二極管連接到VCC或在受影響的引腳添加電容。此外，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。

八、總結

ZiLOG Z86E02 SL1925通用OTP微控制器具有豐富的功能和良好的電氣性能，適用于多種應用場景。在設計過程中，工程師們需要根據具體需求合理配置引腳功能、選擇合適的工作模式和OTP選項位，并注意電氣參數和應用注意事項，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用這款微控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。