多协议完全集成 13.56MHz 近场通信收发器集成电路设计

2017-08-18 68 0

TRF7970A 是一款高性能的 13.56MHz 高频 RFID/NFC 收发器 IC,由集成的模拟前端和针对 ISO15693、ISO14443A、ISO14443B 及 FeliCa 的内置数据组帧引擎组成,包括针对 ISO14443 的、高达 848kbps 的数据速率,并在默认模式下完成板上全部组帧与同步任务。TRF7970A 也支持 NFC 标签类型 1、2、3 和 4 的操作,这一架构使用户能够以较低成本建立一个完整而高性能的多协议 13.56MHz RFID/NFC 系统,并搭配低成本微控制器使用;通过器件提供的两种直接模式,还可执行其他标准甚至定制协议——直接模式 0 和 1 使用户能够完全控制模拟前端(AFE),并访问原始副载波数据或非成帧数据(但已是 ISO 格式数据)以及相关(被提取的)时钟信号。

接收器采用双输入接收器架构,并包括多种自动和手动增益控制选项;接收输入带宽可被选择以覆盖广泛的输入副载波信号。通过 RSSI 寄存器可获得来自应答机、周围信号源或内部电平的信号强度。接收器输出可在数字化副载波信号和任一集成型副载波解码器之间选择,所选择的副载波解码器将数据比特流和数据时钟作为输出发送。TRF7970A 还包括一个接收器组帧引擎,该引擎执行 CRC 或奇偶校验、移除 EOF 和 SOF 设置,并将数据组织成用于 ISO14443-A/B、ISO15693 和 FeliCa 协议的字节格式;随后,微控制器(MCU)可通过一个 128 字节 FIFO 寄存器访问已组帧的数据。

TRF7970A 使用并行微控制器接口的读取器系统

图 4 显示了最灵活的 TRF7970A 应用电路原理图,ISO15693、ISO14443 和 FeliCa 系统都可被设定地址。由于 DATA_CLK 线路上的时钟频率较低,并行接口是将 TRF7970A 连接至 MCU 最稳健的方法。电路匹配至一个 50Ω 端口,从而可实现到适当匹配的 50Ω 天线电路或 RF 测量设备(例如频谱分析仪或功率计)的连接。

多协议完全集成 13.56MHz 近场通信收发器集成电路设计

图中给出了一个并行 MCU 接口的示例应用电路原理图。

图中使用了一个 MSP430F2370(32kB 闪存、2kB RAM)。最小 MCU 需求取决于应用要求和编码风格:如果只需支持一个 ISO 协议或一个协议的有限命令集,则对 MCU 闪存和 RAM 的要求将会大大减少;需要注意的是,递归目录和防冲突命令比单槽运行要求更多的 RAM。例如,ISO15693(含主机接口)目前的基准固件大约为 8kB、使用 512B RAM;对于所有支持的协议(具有同样的主机接口),该基准固件接近 12kB,且最少使用 1kB 的 RAM。若要实现直接模式 0 运行,需要一个 GPIO 运行频率能达到 13.56MHz 的 MCU。

TRF7970A 使用包含从器件选择(SS)模式的 SPI 读取器系统

图为针对使用串行端口接口(SPI)的 ISO15693 和 ISO14443 系统进行优化的 TRF7970A 应用电路原理图。较短的 SPI 线路、无线电设备频率线路的正确隔离以及恰当的接地区域,对于避免干扰十分重要;DATA_CLK 线路上的推荐时钟频率为 2MHz。电路同样匹配至一个 50Ω 端口,从而可实现到适当匹配的 50Ω 天线电路或 RF 测量设备的连接(例如频谱分析仪或功率计)。该原理图给出了一个具有 SS 模式 MCU 接口的 SPI 示例应用电路。

多协议完全集成 13.56MHz 近场通信收发器集成电路设计

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