主控芯片采用 NXP 的 LPC812:LPC800 系列是基于 ARM Cortex-M0+ 的低成本 32 位 MCU 系列产品,工作时 CPU 频率最高可达 30 MHz,支持最高 16 KB 的闪存和 4 KB 的 SRAM。
射频芯片采用 SLRC610。SLRC610 是 NXP 公司新一代多协议无线近场芯片中的一员,是用于 13.56 MHz 非接触式通信的高度集成收发器芯片,支持并遵守 ISO/IEC 15693、EPC UID 和 ISO/IEC 18000-3 mode 3/EPC Class-1 HF 协议的卡片;它与主机的通信接口有 SPI、UART、I²C 总线(包括 I²C 和 I²CL 模式)三种。另外,它的安全性比上一代更高,支持安全访问模块(SAM)的连接。

图 1 SLRC610 射频芯片
一、模块硬件设计
模块主要由通信升级接口、调试接口、提示信号、LPC812、SLRC610、模块内置天线等组成,模块框图如图 2 所示。

图 2 模块框图
二、主控芯片电路设计
LPC812 是 LPC800 系列配置最高的型号,有 TSSOP16、SO20、TSSOP20 三种封装;因为设计的是小模块,所以选用了 SO20 塑料小型封装。由于 LPC812 支持通过开关矩阵将特殊功能分配到某个 I/O 引脚,所以在设计原理图时可以充分考虑将某个功能分配到哪个引脚上既方便布线、性能又好。另外,本次设计中以 LPC812 内置的 1% 精度的 12 MHz 内部 RC 振荡器作系统时钟。主控芯片电路如图 3 所示。

图 3 主控芯片电路
三、射频芯片电路设计
SLRC610 只有一种小型的 HVQFN32 封装,特别要注意它的第 33 引脚,也就是芯片朝 PCB 面正中间一个正方形的面,这个面必须良好接地,否则会出现一些奇怪的现象。SLRC610 支持 SPI、I²C 总线、I²CL 和 UART 四种接口,它会在掉电复位后通过 IFSEL0 和 IFSEL1 电平组合来判断当前主机接口类型;本次设计采用了硬编码的 SPI 接口,在硬件电路上需将 IFSEL0 接地、IFSEL1 接 VCC。其中,SLRC610 芯片中 33 引脚 VSS 的作用是接地和散热,所以此引脚必须良好接地。
天线的匹配电路包含一个 EMC 低通滤波器(L1、L2、C5、C6)、一个匹配电路(C3、C4、C7~C10)、一个接收电路(R2、R3、C15)和天线本身。接收电路的元件值需被特别设计并根据板子实际情况调整。本次设计模块的尺寸有限,接收电路采用了元器件较少的单端模式,且天线线圈是内置在 PCB 中间层,以方便应用、减小体积。
本模块设计采用了较新的主控和射频芯片,价格较低、性能又强,而且在很长一段时间内不会有供货、价格等方面的问题。LPC800 系列既增加了开关矩阵等实用的功能、方便用户电路设计,也集成了老一代单片机的 ISP 升级功能。该模块采用贴片封装的元件,具有低成本、低功耗、小尺寸、读写卡距离远等特点,使用起来很方便,具有较高的应用价值。