探索Z90102/103/104：40引脚低成本数字电视控制器的卓越性能

在数字电视控制领域，Z90102/103/104 40引脚低成本数字电视控制器是一款备受关注的产品。今天，我们就来深入了解一下这款控制器的特点、功能以及应用。

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产品概述

Z90102/103/104 是一款 40 引脚的低成本数字电视控制器，它集成了 4KB、6KB 和 8KB 的 ROM 以及 236 字节的 RAM。该控制器采用了 ZiLOG 的 (Z8^{circledR}) STOP 模式 MCU 技术，具有 CMOS 兼容性。它提供了掩膜编程的 ROM，适用于高产量生产应用设备，可嵌入自定义程序。与 Z86C27 和 Z86127 结合使用时，能为中低端电视应用提供支持。

产品特性

高性能与低功耗

• 快速指令执行：指令指针速度快，在 4MHz 时钟频率下，指令执行时间仅为 1.5μs。
• 低功耗设计：具有两种待机模式（STOP 和 HALT），可有效降低功耗。同时具备低电压检测和电压敏感复位功能，保障系统在不同电压环境下的稳定运行。

  丰富的输入输出接口

• 寄存器映射端口：拥有 Port 2（8 位可编程 I/O）和 Port 3（2 位输入、3 位输出）寄存器映射端口，以及 Port 6（6 位输入和三态比较器 AFC 输入）内存映射 I/O 端口，方便与外部设备进行数据交互。
• PWM 端口：配备多个脉冲宽度调制器（PWM），包括一个 14 位分辨率的 PWM 用于电压合成调谐控制，三个 8 位分辨率的 PWM 用于图像控制，三个 6 位分辨率的 PWM 用于音频控制，为电视的图像和音频调节提供了精确的控制手段。

  强大的显示功能

• 字符显示能力：支持 8 行 x 20 列的字符显示，字符集为 96 个（11 x 15 点阵），能够显示英语、韩语、泰语、中文和日语等多种高分辨率字符。
• 颜色属性可编程：可对字符颜色、行背景/边缘、帧背景/位置、条形图颜色变化和字符大小等进行完全可编程控制，满足不同的显示需求。

  中断与定时器功能

• 中断系统：具有六个不同来源的向量优先级中断，可对各种外部事件进行及时响应。
• 计数器/定时器：两个 8 位可编程计数器/定时器，每个都带有 6 位可编程预分频器，可用于计数、定时和数据通信等任务，减轻了程序处理实时问题的负担。

引脚描述

该控制器的 40 引脚封装包含了各种功能引脚，如 XTAL1 和 XTAL2 用于连接时钟晶体振荡器，HSYNC 和 VSYNC 用于接收水平和垂直同步信号，VRED、VGREEN 和 VBLUE 用于输出视频信号等。每个引脚都有其特定的功能和作用，在设计电路时需要根据实际需求进行合理连接。

电气特性

绝对最大额定值

在使用该控制器时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压范围为 -0.3V 至 +7V，输入电压范围为 -0.3V 至 (V_{CC}+0.3V) 等。超过这些额定值可能会对设备造成永久性损坏。

直流特性

在 (T{A}=0^{circ}C) 至 +70°C、(V{CC}=+4.5V) 至 +5.5V、(F{OSC}=4MHz) 的条件下，该控制器具有特定的直流特性，如输入电压高电平为 3.0V，输出电压低电平在 (I{OL}=0.75mA) 时为 0.19V 等。

交流特性

交流特性包括输入时钟周期、时钟输入上升和下降时间、定时器输入低宽度等参数，这些参数对于保证系统的正常运行至关重要。

功能模块详解

脉冲宽度调制器（PWM）

Z90102/103/104 具有七个 PWM 通道，分为三种类型：14 位分辨率的 PWM1 用于电压合成调谐，6 位分辨率的 PWM8 - PWM6 用于音频电平控制，8 位分辨率的 PWM9、10、11 用于图像电平控制。PWM 控制寄存器映射到外部内存，可通过 LDE 和 LDEI 指令进行访问。

屏幕显示（OSD）

OSD 功能能够显示 8 行 x 20 列的 96 种字符，支持高分辨率（11 x 15 点阵）模式。具有多种特性，如字符颜色可按行指定、字符像素大小可选、极性选择、显示位置控制、行间距设置、淡入/淡出控制、条形线显示、边缘功能、背景颜色选择和显示开关控制等。

字符生成 ROM 和视频 RAM

字符生成 ROM 为 3KB 的 6 位组织，定义了 11 x 15 点阵的高分辨率字符。视频 RAM 为 8 行数组，每行 21 x 7 位，包含行属性和字符数据，可通过 LDE 或 LDEI 指令进行访问。

程序内存和寄存器

程序内存的中断向量表位于低地址空间，复位后程序从地址 000CH 开始执行。所有控制寄存器和 I/O 端口（除 Port 2 和 Port 3）都分配到程序内存空间，通过 LDE 和 LDEI 指令进行数据传输。寄存器文件包含 256 字节寄存器，包括 I/O 端口寄存器、通用寄存器和控制状态寄存器。

计数器/定时器

两个 8 位可编程计数器/定时器（T0 - T1），每个都由自己的 6 位可编程预分频器驱动。T1 的时钟源可由用户定义，可选择内部微处理器时钟或外部信号输入。计数器/定时器可通过级联方式扩展功能。

中断系统

该控制器具有六个不同来源的中断，可屏蔽和优先级排序。中断源包括 Port 3（P30、P31）、VSYNC、计数器/定时器和软件触发。

待机模式

• HALT 模式：关闭内部 CPU 时钟（SCLK），但不停止 XTAL 振荡，计数器/定时器和外部中断保持活跃，可通过中断恢复。
• STOP 模式：停止晶体振荡，停止 SCLK 和 TCLK，设备停止运行。可通过复位或 Port 3（P30）的高电平输入释放，释放后程序从地址 000CH 开始执行。

  时钟和看门狗定时器

• 时钟：片上振荡器具有高增益、并联谐振放大器，可连接晶体、陶瓷谐振器或外部时钟源，最大时钟频率为 4MHz。
• 看门狗定时器（WDT）：永久启用，必须每 12ms 刷新一次，否则设备将复位。在 HALT 模式下可通过 WDT 4F（HEX）指令启用。

应用场景

Z90102/103/104 适用于消费电视、有线电视和卫星接收器等应用，为这些设备提供了高性能、低成本的控制解决方案。其丰富的功能和接口能够满足不同应用的需求，在电视控制领域具有广泛的应用前景。

总结

Z90102/103/104 40 引脚低成本数字电视控制器以其高性能、低功耗、丰富的功能和接口，为数字电视控制提供了一个理想的解决方案。在设计电视控制系统时，工程师可以充分利用该控制器的特性，实现高效、稳定的电视控制功能。大家在实际应用中是否遇到过类似控制器的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。