5 Микроконтроллеры семейства z8 фирмы zilog

Фирма Zilog имеет развитое семейство микроконтроллеров Z8, позволяющее решать различные задачи от создания недорогих автономных устройств и «интеллектуальных» датчиков до управления сложными объектами. Все микросхемы семейства Z8 являются вариантами базового микроконтроллера Z8. Условно все микроконтроллеры этого типа можно разделить на:

- стандартные;

- стандартные с расширенным набором универсальных функций;

- широкого применения (ССР);

- работающие с пониженным напряжением питания (Z86Lxx);

- специализированные с цифровым сигнальным процессором (DSP);

- устройства для внутрисхемной эмуляции.

Стандартные микроконтроллеры семейства Z8(Z8 NMOS, Z86C11, Z86C21/E21, Z86C61/E61) имеют все основные функции, существующие в 8-разрядных встраиваемых микроконтроллерах наиболее популярных семейств: MCS-51 фирмы Intel, PIC17 фирмы Microchip. Сравнительные характеристики этих семейств приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Характеристики	Z86C11	i80C51	РIС17С42
Внутреннее ПЗУ	4Кх8	4Кх8	2Кх16
Регистры общего применения	236	128	232
Регистры специальных функций: Управляющие/ввода-вывода	16/4	16/4	48
Ввод-вывод: Сигналы Порты Handshake	32 4х8 бит Аппаратно на 3 портах	32 4х8 бит Нет	33 5 портов Нет

Таблица 5.1 (продолжение)

Характеристики	Z86C11	i80C51	РIС17С42
Прерывания: Источники Внешн. источники Векторы Приоритеты Маскируемые	8 4 6 48, програм. задание 6	5 2 5 2, програм. задание 5	11(внутренних и внешних) 4 Нет програм. задания 4
Внешняя память (ROM+RAM)	120Кбайт	124Кбайт	64К слов (только память программ)
Стек: Указатель стека Внутренний стек Внешний стек	16 бит Да Да	8 бит Да Нет	Аппаратный Да Нет
Таймеры/счетчики Предделитель	Два по 8 бит Два по 6 бит	Два по 16 бит или два по 8 бит Нет при 16; 5 бит при 8	Три по 16 бит Нет
Индексные регистры	236, любой регистр общего назначения	1, используется аккумулятор при 8-бит смещении	1, используется 16-бит индексный регистр
Последовательный интерфейс: Полный дуплекс (UART) Прерывания: при передаче при приёме Двойное буферирование	Да Да Да При приёме	Да Одно в обоих случаях При приёме	Да Да Да Приём/передача
Быстродействие: Время выполнения команды Время выполнения длинной команды	1.0 мкс при 16МГц 2.0 мкс при 16МГц	1.0 мкс при 16МГц 2.8 мкс при 16МГц	0.25 мкс 0.5 мкс при 16МГц

Таблица 5.1 (продолжение)

Характеристики	Z86C11	i80C51	РIС17С42
Тактовая частота	12 и 16 МГц	12 и 16 МГц	16МГц
Режим пониженного энергопотребления	Сохраняются 256 регистров RAM	Сохраняются первые 128 регистров	Сохраняются состояния портов ввода/вывода
Сохранение контекста	Сохраняются PC и флаги	Сохраняется PC; можно програм-мно сохранить все регистры	Сохраняется PC
Поддержка разработки	64-выв. кристалл-эмулятор Z86C12; 40-выв. без ПЗУ Z86C91	Эмуляция без отключения кристалла; 40-выв. без ПЗУ 187С51	Программный симулятор, аппаратный эмулятор

Результаты сравнения показывают, что аппаратные возможности этих микроконтроллеров во многом схожи, и каких-либо явных преимуществ не имеет ни одно из семейств.

Стандартные микроконтроллеры с расширенным набором универсальных функций:

- расширение внутренней памяти программ ROM до 16К/32К (Z86C62/64);

- расширение числа портов ввода/вывода и их функций (до 52 в Z86C64);

- дополнительный блок таймеров/счётчиков с функциями захвата событий (Z86C93);

- устройство аппаратного умножения 16х16 (1.7 мкс) и деления 32/16 (2.5 мкс) (Z86C93/C95);

- контроль формата в аппаратном UART;

- аналого-цифровые компараторы или 8-разрядный АЦП и 8-разрядный ЦАП (Z86C95).

Микроконтроллеры широкого применения Z8 ССР–это малопотребляющие КМОП-контроллеры, совместимые с микроконтроллерами старших версий, с низкой стоимостью, в 18 и 28-выводных корпусах PDIP и SOIC, с расширенным температурным диапазоном. Широкий выбор типов ССР-процессоров позволяет оптимизировать разрабатываемые устройства. Кроме того, во всех этих микроконтроллерах обеспечен режим пониженного радиоизлучения.

Подобные характеристики позволяют рекомендовать эти устройства для:

- создания интеллектуальных датчиков;

- управления низкоскоростными процессами;

- управления бытовой электроникой.

Микроконтроллеры с пониженным напряжением питания

(Z86L03/06, Z86L29, 286L70/71/72/75/76, Z86L73/74/77, Z86L78). Большинство микроконтроллеров широкого применения (ССР) имеют версии с пониженным напряжением питания Vcc = 2.0...3.6 В. Достигается значительное снижение потребляемой мощности, особенно на низких частотах (до 2.4 мВт при частоте 8 МГц - в рабочем режиме, и до 2 мкВт – в режиме ожидания с пониженным энергопотреблением). Это позволяет использовать их в системах, критичных к энергопотреблению, например, в системах дистанционного управления.

Микроконтроллеры, совмещённые с цифровым сигнальным процессором.Членом семейства Z8 является микроконтроллер Z86C95. Он содержит базовое ядро микроконтроллера Z8 без внутреннего ПЗУ и встроенный 16-разрядный DSP (цифровой сигнальный процессор).

Z86C95 предназначен для оцифровки аналоговых сигналов и их цифровой обработки в реальном времени. Он имеет следующие характеристики:

- 512 байт внутреннего ОЗУ для программ и данных DSP-процессора;

- 8 каналов 8-битного АЦП (время преобразования до 1.5 мкс);

- 8-ми разрядный ЦАП;

- 1 канал ШИМ 40/80 кГц;

- аппаратное умножение 16х16 (1.7 мкс);

- деление 32/16 (2.5 мкс);

- 3 таймера-счётчика.

Семейство (Z89) цифровых сигнальных процессоров фирмы Zilog в настоящее время имеет целый ряд кристаллов со встроенным ядром микропроцессора Z8 (Z89120, Z89121, Z89C65/165, Z89C67/68/69, Z89167/168/169). Такой симбиоз двух процессоров в одном микроконтроллере позволяет решать довольно сложные задачи по обработке сигналов в реальном времени.

Устройства для внутрисхемной эмуляции.Большинство микроконтроллеров (Z86C03/03, Z86C04/84, Z86C07, Z86C30/31, 40, 19, 89/90) обеспечены системами отладки на основе специальных микроконтроллеров-эмуляторов типа Z86C12, Z86C50, позволяющих эмулировать однократно программируемую память (ОТР) любого микроконтроллера Z8. Именно на базе Z86C12 и Z86C50 построены фирменные быстродействующие внутрисхемные эмуляторы.

Некоторые кристаллы (например, Z86C11) имеют возможность отключения внутреннего ПЗУ, что также позволяет использовать их в качестве эмуляторов.