Z86E33/733/E34、E43/743/E44 8位OTP微控制器：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，微控制器是眾多項目的核心組件。今天，我們來深入探討 Zilog 公司的 Z86E33/733/E34、E43/743/E44 8 位一次性可編程（OTP）微控制器，了解其特性、功能以及在實際設(shè)計中的應(yīng)用要點。

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一、架構(gòu)概述

Z86E33/733/E34、E43/743/E44 屬于 Zilog 單芯片 Z8? MCU 家族。它們具備增強(qiáng)的喚醒電路、可編程看門狗定時器、低噪聲 EMI 選項以及便捷的硬件/軟件系統(tǒng)擴(kuò)展能力。四個基本地址空間支持廣泛的內(nèi)存配置，設(shè)計者還能訪問三個額外的控制寄存器，方便對寄存器映射的外設(shè)和 I/O 電路進(jìn)行操作。

對于對 I/O 能力有較高要求的應(yīng)用，Z86E33/733/E34 有 24 個引腳，Z86E43/743/E44 則有 32 個專用輸入輸出引腳。這些引腳分為四個端口，每個端口 8 條線，可在軟件控制下進(jìn)行配置，用于提供定時、狀態(tài)信號、帶或不帶握手的并行 I/O 以及用于連接外部存儲器的地址/數(shù)據(jù)總線。

二、產(chǎn)品特性

2.1 基本參數(shù)

2.2 其他特性

• 溫度范圍：支持標(biāo)準(zhǔn)溫度（(V{CC}=3.5 ~V) 到 5.5 V）和擴(kuò)展溫度（(V{CC}=3.5 ~V) 到 5.5 V）。
• 封裝形式：有 28 引腳 DIP/SOIC/PLCC OTP（E33/733/E34）、40 引腳 DIP OTP（E43/743/E44）、44 引腳 PLCC/LQFP OTP（E43/743/E44）等多種選擇。
• 看門狗定時器：軟件啟用的看門狗定時器（WDT），具備無時鐘 WDT 復(fù)位功能。
• I/O 端口特性：端口 0、端口 1 和端口 2 可進(jìn)行推挽/開漏可編程配置，擁有 24/32 條輸入/輸出線。
• 低功耗：功耗低至 60 mW。
• 快速指令指針：指令指針?biāo)俣葹?0.75 μs。
• 待機(jī)模式：具備 STOP 和 HALT 兩種待機(jī)模式。
• 數(shù)字輸入：數(shù)字輸入為 CMOS 電平，采用施密特觸發(fā)器。
• 低 EMI 模式：軟件可編程的低 EMI 模式。
• 計數(shù)器/定時器：兩個可編程 8 位計數(shù)器/定時器，每個都帶有 6 位可編程預(yù)分頻器。
• 中斷：六個向量、優(yōu)先級中斷來自六個不同源。
• 比較器：兩個比較器。
• 片上振蕩器：可接受晶體、陶瓷諧振器、LC、RC 或外部時鐘驅(qū)動。

三、引腳描述

四、電氣特性

4.1 絕對最大額定值

4.2 直流電氣特性

4.3 電容特性

五、功能描述

5.1 復(fù)位功能

設(shè)備可通過三種方式復(fù)位：上電復(fù)位、看門狗定時器和停止模式恢復(fù)源。內(nèi)置自動上電復(fù)位電路，無需連接外部上電復(fù)位電路，復(fù)位時間為 (T_{POR}) 。在停止模式恢復(fù)操作時，WDTMR、SMR、P2M 和 P3M 寄存器不會重新初始化為復(fù)位值。

5.2 程序存儲器

MCU 可尋址高達(dá) 4/8/16 KB 的內(nèi)部程序存儲器。前 12 字節(jié)的程序存儲器用于中斷向量，包含六個 16 位向量對應(yīng)六個可用中斷。在 EPROM 模式下，從字節(jié) 12（000Ch）到地址 4095（0FFFh）/8191（1FFFh）/16384（3FFFh）為可編程 EPROM。復(fù)位后，程序計數(shù)器指向地址 000Ch，即用戶程序的起始地址。在無 ROM 模式下，Z86E43/743/E44 可尋址高達(dá) 64 KB 的外部程序存儲器。

5.3 數(shù)據(jù)存儲器

在 ROM 模式下，Z86E43/743/E44 可尋址高達(dá) 60156/48 KB 的外部數(shù)據(jù)存儲器，起始位置為 4096/8192/16384。在無 ROM 模式下，可尋址高達(dá) 64 KB 的數(shù)據(jù)存儲器。外部數(shù)據(jù)存儲器可與外部程序存儲器空間合并或分離。DM（可選的 (overline{DM}) ）是一個可選的 I/O 功能，可編程出現(xiàn)在引腳 P34 上，用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和程序存儲器空間。

5.4 寄存器文件

寄存器文件由三個 I/O 端口寄存器、236/125 個通用寄存器、15 個控制和狀態(tài)寄存器以及三個系統(tǒng)配置寄存器組成。指令可直接或通過 8 位地址字段間接訪問寄存器，使用寄存器指針可實現(xiàn) 4 位模式下的訪問，將寄存器文件分為 16 個工作寄存器組。

5.5 計數(shù)器/定時器

有兩個 8 位可編程計數(shù)器/定時器（T0 和 T1），每個都由自己的 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，T0 預(yù)分頻器僅由內(nèi)部時鐘驅(qū)動。6 位預(yù)分頻器可將時鐘源的輸入頻率除以 1 到 64 之間的任何整數(shù)。計數(shù)器可編程啟動、停止、重啟或繼續(xù)計數(shù)，也可在達(dá)到計數(shù)終點時產(chǎn)生定時器中斷請求。

5.6 中斷

MCU 有六個不同的中斷源，中斷可屏蔽且有優(yōu)先級。中斷源分為端口 3 的四條線（P33 - P30）和兩個計數(shù)器/定時器。中斷屏蔽寄存器可全局或單獨啟用或禁用六個中斷請求。當(dāng)多個中斷待處理時，由可編程優(yōu)先級編碼器根據(jù)中斷優(yōu)先級寄存器（IPR）解決優(yōu)先級問題。

5.7 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、RC、陶瓷諧振器或任何合適的外部時鐘源（XTAL1 為輸入，XTAL2 為輸出）。晶體應(yīng)為 AT 切割，頻率范圍為 10 kHz 到 16 MHz 最大，串聯(lián)電阻（RS）小于或等于 100 Ω。

5.8 電源管理

• HALT 模式：關(guān)閉內(nèi)部 CPU 時鐘，但不關(guān)閉 XTAL 振蕩。計數(shù)器/定時器和外部中斷 IRQ0、IRQ1 和 IRQ2 保持活動。設(shè)備可通過中斷恢復(fù)，中斷請求必須被執(zhí)行才能退出 HALT 模式。
• STOP 模式：關(guān)閉內(nèi)部時鐘和外部晶體振蕩，將待機(jī)電流降低到 10 微安或更低?？赏ㄟ^ WDT 超時、POR、停止模式恢復(fù)源或外部復(fù)位終止 STOP 模式，處理器將在地址 000Ch 重新啟動應(yīng)用程序。

5.9 寄存器配置

• 端口配置寄存器（PCON）：用于配置端口，包括端口 3 的比較器輸出、端口 0 和端口 1 的開漏配置、端口 0、1、2 和 3 的低 EMI 配置以及低 EMI 振蕩器。
• 停止模式恢復(fù)寄存器（SMR）：選擇時鐘分頻值，確定停止模式恢復(fù)的模式。
• 看門狗定時器模式寄存器（WDTMR）：看門狗定時器是一個可重觸發(fā)的單觸發(fā)定時器，若達(dá)到終端計數(shù)將復(fù)位 Z8?？赏ㄟ^執(zhí)行 WDT 指令啟用和刷新，由片上 RC 振蕩器或 XTAL1 引腳的外部振蕩器驅(qū)動。

六、應(yīng)用注意事項

在正常操作中，如果引腳 P31 和 RESET 上出現(xiàn)超過 (V{CC}) 的過大噪聲浪涌，可能會意外啟用生產(chǎn)測試模式環(huán)境。此外，在標(biāo)準(zhǔn)模式下，微控制器的 (V{PP}) 、EPM、(overline{OE}) 等引腳受到過大噪聲浪涌影響時，可能會影響 Z8 OTP 設(shè)備的處理器操作。建議使用鉗位二極管到 (V_{CC}) 、在受影響的引腳添加電容以及啟用 EPROM/測試模式禁用 OTP 選項位來抑制電壓浪涌。

七、總結(jié)

Z86E33/733/E34、E43/743/E44