Z16FMC28AG20EG

PB022901‐1110  Zilog’s Z16FMC Series Flash Microcontroller  A 16‐bit Single‐Cycle CISC MCU Solution  Overview  Z16FMC SERIES FLASH MICROCONTROLLER ADVANTAGES  EFFICIENT MOTOR CONTROL  OUT-OF-BOX SOLUTION  COST SAVINGS  EXPANDABLE SYSTEM Zilog’s Z16FMC Series MCU, a part of the Flash Motor Control family of devices, is a powerful 16‐bit CISC  microcontroller that outperforms most RISC microcontrollers in its class. The Z16FMC boasts a unique  architecture that provides the power, punch and performance of a 32‐bit micro with the code, current  efficiency and cost of a 16‐bit. The Z16FMC features Zilog’s ZNEO® CPU, which boasts a highly‐optimized  instruction set that achieves higher performance per clock cycle with less code space and lower overhead  than competing architectures. Optimized for motor control applications, these devices are designed for the  control of multiphase AC and DC variable‐speed motors. Target applications are large appliances, HVAC  and industrial.  This powerful yet simple core with sixteen 32‐bit general‐purpose registers supports complex CISC  addressing modes and a single‐cycle instruction set that includes frame pointer support, multi‐bit shift and  multi‐register push/pop as well as powerful 32‐bit math operations.  The Z16FMC Series features a flexible multi‐channel pulse width modulator (PWM) timer module with  three complementary pairs or six independent PWM outputs supporting dead‐band operation and fault  protection trip input. These features provide multiphase control capability for a variety of motor types and  ensure safe operation of the motor by providing Pulse‐by‐Pulse or latched fast shutdown of the PWM pins  during fault condition.  The Z16FMC Series also features up to twelve single‐ended channels of 10‐bit analog‐to‐digital conversion  with a sample and hold circuit plus one operational amplifier for current sampling and one comparator for  over‐current limiting or shutdown.  A high‐speed analog‐to‐digital converter (ADC) enables voltage, current and back‐EMF sensing, while dual‐ edge interrupts and a 16‐bit timer provide a Hall‐effect sensor interface.  Two full‐duplex 9‐bit UARTs provide serial asynchronous communication and support the local  interconnect network (LIN) serial communications protocol. The LIN bus is a cost‐efficient Single Master,  Multiple Slave organization that supports speeds up to 20 Kbps.  Z16FMC Series Flash Microcontroller Key Features    16‐bit optimized Single‐Cycle CISC core    Up to 128 KB of in‐circuit programmable Flash memory    Highly integrated Digital/Analog peripherals  •  •  •  •  •  Operational Amplifier  Analog Comparator  Internal Precision Oscillator  4‐Channel DMA Controller  12‐bit PWM module with three complementary pairs or six independent PWM outputs    Flexible communication interface including a 9‐bit UART with LIN & IrDA, I2C, ESPI    12‐Channel, 10‐bit ADC with a 2.1μs conversion time  Motor Control Solutions Z16FMC Series of Flash Microcontrollers   WIDE RANGE OF APPLICATION MODELS Z16FMC Series Block Diagram  Z16FMC Core Features   Any register‐to‐any register architecture   20 MIPS throughput at 20 MHz   8‐, 16‐, and 32‐bit ALU operations   16‐bit bus widths   Built‐in 32 x 32 multiply operations  (signed and unsigned)   Built‐in 64 by 32 divide (unsigned)   Compiler friendly instruction set   LARGE APPLIANCES  HVAC  INDUSTRIAL  POWER TOOLS  AUTOMOTIVE ADDITIONAL INFORMATION  WWW.ZILOG.COM - Documentation - Additional Products   Z16FMC Flash Controller Detailed Feature Set  ZNEO® CPU Core  Zilog’s Z16FMC utilizes a ZNEO CPU which offers the highest level of performance and features in the FMC  product family and provides support for more complex motor control applications. The ZNEO CPU features  are as follows:   Pipelined architecture: Fetch, Decode, and Execute   16 MB of Program memory address space for object code and data with 8‐ or 16‐bit data paths   8‐, 16‐, and 32‐bit ALU operations   24‐bit stack with overflow protection   Direct any register‐to‐any register architecture allows each memory address to function as an  accumulator. This improves execution time and decreases the required program memory   New instructions improve execution efficiency for code developed using higher‐level programming  languages including ‘C’  On‐Chip Flash Memory  The products in the Z16FMC Series feature up to 128 KB of non‐volatile Flash memory with  read/write/erase capability. The Flash memory is programmed and erased in‐circuit by either user code or  through the On‐Chip Debugger (OCD). The Flash memory array is arranged in 2 KB pages. The 2 KB page is  the minimum Flash block size that is erased. The Flash memory is also divided into eight sectors, which is  protected from programming and erase operations on a per sector basis.  2 Motor Control Solutions Z16FMC Series of Flash Microcontrollers     Analog Peripherals  The Z16FMC Series devices include a 12‐channel ADC. The ADC converts an analog input signal to a 10‐bit  binary number. The features of the successive approximation ADC include:    12 analog input sources multiplexed with GPIO ports.    2.5 μs conversion time    Automatic Time‐Tag of results  •  Programmable timing controls  The Z16FMC devices feature a general‐purpose comparator and an operational amplifier.    Moderate speed comparator (200 ns propagation delay) with a maximum input offset of 5 mV    Two‐input, one‐output operational amplifier with a typical open loop gain of 10,000 (80 dB)  Communication Peripherals  The Z16FMC devices feature a rich array of communication peripherals, including:    UART  •  •  •  LIN Master/Slave  IrDA Encoder/Decoder  Multiprocessor 9‐bit Mode    Enhanced SPI (ESPI)    I2C Master/Slave  Flexible Timers  The Z16FMC Series contains three 16‐bit reloadable timers used for timing, event counting, or generation  of Pulse Width Modulator (PWM) signals. The timers include the following features:    3‐Phase, 12‐bit PWM with 6 outputs    3, 16‐bit timers with 8 Modes    Watchdog timer with RC Oscillator  4‐Channel DMA Controller  The four DMA channels are used to transfer data from memory to memory, memory to peripherals,  peripherals to memory, or peripherals to peripherals. The features of DMA controller include:    Four independent DMA channels    Direct and Linked List Modes    Round‐Robin Channel Priority    Byte, word, or quad operation, up to 64K transfers (64 KByte, 64 KWord or 64 KQuad)  Flexible Interrupt Control  The Z16FMC Series includes offers interrupt control flexibility including:    8 External Rising or Falling Edge    4 External Dual Edge    Vectored or Polled Interrupts    24 Interrupts with 3 Programmable Priority Levels    3 Motor Control Solutions Z16FMC Series of Flash Microcontrollers   Internal Precision Oscillator  The Z16FMC incorporates a fully integrated Internal Precision Oscillator (IPO) that eliminates the need for  external components. With nominal untrimmed accuracy of ±30%., and the ability to manually trim the  oscillator to achieve a ±4% frequency accuracy over the operating temperature and supply voltage range of  the device, the Z16FMC provides a best‐in‐class IPO feature set, including:    On‐chip RC oscillator which does not require external components    Nominal ±30% accuracy without trim or manually trim the oscillator to achieve a ± 4%    Typical output frequency of 5.5296 MHz or 32 kHz    Trimming possible through Flash option bits with user override    Eliminates crystals/ceramic resonators in applications where high timing accuracy is not required  Single‐Pin On‐Chip Debug  All of Zilog’s embedded Flash devices offer a uniquely integrated On‐Chip Debugger (OCD) that provides  the following advanced features:    Only 1 pin, frees up other pins    Unlimited Software Breakpoints    4 Hardware Breakpoints    In‐Circuit Flash Programming    Instruction Execution Trace  Z16FMC Development Tool Support  The Z16FMC devices are backed by a comprehensive development tools package that includes all the  necessary design essentials to get your Motor Control application up and running.    Z16FMC Series Development Board    USB Opto‐Isolated Smart Cable for PC to Z16FMC Series    5 V DC power supply    3 Phase Motor Control Application Board    The Z16FMC Series is also supported by ZDS II—Zilog’s Integrated Development Environment (IDE) with  ANSI C‐Compiler (available on www.zilog.com). The ZDS II IDE includes:    Sample Code    Product Specifications (Data Sheets)    Product Briefs    ZNEO® CPU User Manual    Hardware Tools & Part Number Ordering Information      Z16FMC Series Motor Control Development Kit (part #: Z16FMC28200KITG)    Opto‐Isolated USB Smart Cable Accessory Kit (part #: ZUSBOPTSC01ZACG)  4 Motor Control Solutions Z16FMC Series of Flash Microcontrollers       Z16FMC Design Architecture        5 Z16FMC Series of Flash Microcontrollers Motor Control Solutions 6 Ordering Information  Order the Z16FMC Series of Flash Microcontrollers from your local Zilog sales representative  using the following guide.  Part Number  Flash (KB)  SRAM (KB)  GPIO  Package  Temperature  Z16FMC28AG20SG  128 4 46 64‐pin LQFP  0°C to 70°C Z16FMC28AG20EG  128 4 46 64‐pin LQFP  –40°C to 105°C Z16FMC64AG20SG  64 4 46 64‐pin LQFP  0°C to 70°C Z16FMC64AG20EG  64 4 46 64‐pin LQFP  –40°C to 105°C Z16FMC32AG20SG  32 2 46 64‐pin LQFP  0°C to 70°C Z16FMC32AG20EG  32 2 46 64‐pin LQFP  –40°C to 105°C For more information about products, system evaluation calculation tools, and product  collateral, please visit us at www.zilog.com, where you can also find sales office locations and  the most current product information on our website. Or, consult your local Zilog  representative.  Documentation  For a complete listing of all available application notes, data sheets, user manuals, and sample  libraries, please visit us at www.zilog.com.  Document Number Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . PS0287  Z16FMC Series Motor Control MCUs Product Specification  QS0079  Z16FMC Series Motor Control Development Kit Quick Start Guide  UM0234  Z16FMC Series Motor Control Development Kit User Manual  CS0009  AC Induction and Brushless DC Motor Control Cut Sheet  AN0311  Sensorless Brushless DC Motor Control with the Z16FMC MCU        Motor Control Solutions Engineering Notes:      Z16FMC Series of Flash Microcontrollers 7 Z16FMC Series of Flash Microcontrollers Motor Control Solutions 8   Warning: DO NOT USE IN LIFE SUPPORT  LIFE SUPPORT POLICY  ZILOG'S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS  WITHOUT  THE  EXPRESS  PRIOR  WRITTEN  APPROVAL  OF  THE  PRESIDENT  AND  GENERAL  COUNSEL  OF  ZILOG  CORPORATION.   As used herein  Life support devices or systems are devices which (a) are intended for surgical implant into the body, or (b) support or  sustain life and whose failure to perform  when properly used in accordance with instructions for use provided in the  labeling can be reasonably expected to result in a significant injury to the user. A critical component is any component  in a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life  support device or system or to affect its safety or effectiveness.              Document Disclaimer  ©2010 Zilog, Inc. All rights reserved. Information in this publication concerning the devices, applications, or technology  described is intended to suggest possible uses and may be superseded. ZILOG, INC. DOES NOT ASSUME LIABILITY FOR  OR PROVIDE A REPRESENTATION OF ACCURACY OF THE INFORMATION, DEVICES, OR TECHNOLOGY DESCRIBED IN THIS  DOCUMENT. ZILOG ALSO DOES NOT ASSUME LIABILITY FOR INTELLECTUAL PROPERTY INFRINGEMENT RELATED IN ANY  MANNER  TO  USE  OF  INFORMATION,  DEVICES,  OR  TECHNOLOGY  DESCRIBED  HEREIN  OR  OTHERWISE.  The  information  contained  within  this  document  has  been  verified  according  to  the  general  principles  of  electrical  and  mechanical  engineering.     ZAURA is a trademark of Zilog, Inc. All other product or service names are the property of their respective owners.            WWW.ZILOG.COM | 408‐513‐1500        Zilog and the Zilog logo are registered trademarks of   Zilog, Inc. in the United States and in other countries.