MFRC500中文版.docx
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MFRC500中文版
MFRC500-高集成ISO14443A读卡芯片
1通用信息
1.1范围
该文档讲述了MFRC500的功能。
包括功能及电气规格,并给出了如何从系统和硬件的角度使用该芯片进行设计的细节。
1.2概述
MFRC500是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员。
该读卡IC系列利用了先进的调制和解调概念,完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。
MFRC500支持ISO14443A所有的层。
内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线(可达100mm)。
接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路,用于ISO14443A兼容的应答器信号。
数字部分处理ISO14443A帧和错误检测(奇偶&CRC)。
此外,它还支持快速CRYPTO1加密算法用于验证MIFARE系列产品。
方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器,这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。
1.3特性高集成度模拟电路用于卡应答的解调和解码。
缓冲输出驱动器使用最少数目的外部元件连接到天线近距离操作(可达100mm)
支持MIFARE双接口卡IC和ISO14443A1-4部分加密并保护内部非易失性密匙存储器并行微处理器接口带有内部地址锁存和IRQ线灵活的中断处理
自动检测微处理器并行接口类型方便的64字节发送和接收FIFO缓冲区带低功耗的硬件复位软件实现掉电模式可编程定时器唯一的序列号
用户可编程的启动配置位和字节定位帧数字、模拟和发送器部分各自独立的电源输入脚内部振荡器缓冲连接13.56MHz石英晶体,低相位抖动时钟频率滤波
短距离应用中发送器(天线驱动器)为3.3V操作。
2方框图
Al
J,
i
1
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RCfl
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Fihmrsg肿计
DsElriSubcn
Q-Clock
Gene*-alicr
Oscllhtcir
RawerOr
血etc!
irri-PT^rrCininal
图2-1MFRC500方框图
3管脚信息
3.1管脚配置
下图所示用黑体字母标注的管脚由AVDD和AVSS供电。
黑线所标的管脚由
TVSS和TVDD供电。
其它管脚由DVDD和DVSS供电。
OSCIN
«OSCOUT
IRQJ
31
BSTPO
MF|m|a
30
VMID
yFOLT|*
RX
TX1[s
AVSS
TVDD^T
AUX
WDD
TVSS[e
MFRC500
□VDD
NCS9
SO32
A2
NWR
23
A1
nrd|»
22
A0
□VS$|-7
21
AIE
DO13
翻
□7
Di14
19
D6
□2W
11
D5
03ia
图3-1MFRC500SO32封装管脚配置
3.2管脚描述
管脚类型:
I:
输入O:
输出PWR:
电源
管脚
符号
类型
描述
1
OSCIN
I
晶振输入:
振荡器反相放大器输入。
该脚也作为外部时钟
输入(fosc=13.56MHz)
2
IRQ
O
中断请求:
输出中断事件请求信号
3
MFIN
I
MIFARE接口输入:
接受符合ISO14443A(MIFIRE)的数字串行数据流
4
MFOUT
O
MIFARE接口输出:
发送符合ISO14443A(MIFIRE)的数字串行数据流
5
TX1
O
发送器1:
发送经过调制的13.56MHz能量载波
6
TVDD
PWR
发送器电源:
提供TX1和TX2输出电源
7
TX2
O
发送器2:
发送经过调制的13.56MHz能量载波
8
TVSS
PWR
发送器地:
提供TX1和TX2输出电源
9
NCS
I
/片选:
选择和激活MFRC500的微处理器接口
10
NWR
I
/写:
MFRC500寄存器写入数据(D0~D7)选通
R/NW
I
读//写:
选择所要执行的是读还是写
nWrite
I
/写:
选择所要执行的是读还是写
11
NRD
I
/读:
MFRC500寄存器读出数据(D0~D7)选通
NDS
I
/数据选通:
读和写周期的选通
nDStrb
I
/数据选通:
读和写周期的选通
12
DVSS
PWR
数字地
管脚
符号
类型
描述
13
D0~D7
I/O
8位双向数据总线
20
AD0~AD7
I/O
8位双向地址和数据总线
21
ALE
I
地址锁存使能:
为高时将AD0~AD5锁存为内部地址
AS
I
地址选通:
为低时选通信号将AD0~AD5锁存为内部地址
nAStrb
I
/地址选通:
为低时选通信号将AD0~AD5锁存为内部地址
22
A0
I
地址线0:
寄存器地址位0
nWait
O
/等待:
信号为低可以开始一个存取周期,为高时可以停止
23
A1
I
地址线1:
寄存器地址位1
24
A2
I
地址线2:
寄存器地址位2
25
DVDD
PWR
数字电源
26
AVDD
PWR
模拟电源
27
AUX
O
辅助输出:
该脚输出模拟测试信号。
该信号可通过
TestAnaOutSel寄存器选择
28
AVSS
PWR
模拟地
29
RX
I
接收器输入:
卡应答输入脚,该应答为经过天线电路耦合的调制13.56MHz载波
30
VMID
PWR
内部参考电压:
该脚输出内部参考电压。
注:
必须接一个100nF电容。
31
RSTPD
I
复位和掉电:
当为咼时,内部灌电流关闭,振荡器停止,输入端与外部断开,该管脚的下降沿启动内部复位。
32
OSCOUT
O
晶振输出:
振汤器反向放大器输出
表3-1MFRC500管脚描述
4并行接口
4.1所支持的微处理器接口概述
MFRC500支持与不同的微处理器直接接口,可与个人电脑的增强型并口(EPP)直接相连。
F表所示为MFRC500所支持的并口信号
总线控制信号
总线
独立的地址和数据
总线
复用的地址和数据总线
独立的读和写选通信号
控制
NRD,NWR,NCS
NRD,NWR,NCS,ALE
地址
A0,A1,A2
AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5
数据
D0…D7
AD0…AD7
共用的读和写选通信号
控制
R/NW,NDS,NCS
R/NW,NDS,NCS,AS
地址
A0,A1,A2
AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5
数据
D0…D7
AD0…AD7
带握手的共用读和写选通信号
(EPP)
控制
一
nWrite,nDStrb,nAStrb,nWait
地址
AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5
数据
AD0…AD7
表4-1所支持的并口信号
4.2微处理器接口类型自动检测
在每次上电或硬复位后,MFRC500也复位其并行微处理器接口模式并检测当前微处理器接口的类型。
MFRC500在复位阶段后根据控制脚的逻辑电平识别微处理器接口。
这是由
固定管脚连接的组合(见下表)和一个专门的初始化程序实现的(见11.4)
4.3与不同微处理器类型的连接
如下表所示:
MF
RC500
并行接口类型
独立读/写选通
共用读/写选通
专用地址总线
复用地址总线
专用地址总线
复用地址总线
带握手的复用地址总线
ALE
HIGH
ALE
HIGH
AS
nAStrb
A2
A2
LOW
A2
LOW
HIGH
A1
PA1
HIGH
A1
PHIGH
HIGH
A0
A0
HIGH
A0
LOW
nWait
NRD
NRD
NRD
NDS
NDS
NDStrb
NWR
PNWR
NWR
R/NW
R/NW
NWRite
NCS
NCS
NCS
NCS
NCS
LOW
D7…
D0
D7…D0
AD7…
AD0
D7…D0
AD7…
AD0
AD7…AD0
表4-2检测并行接口类型的连接配置
4.3.1独立的读/写选通信号
BuB(AD_.A2|
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HIGH
MFRC500
INCS
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ALE.
NRD
NWR
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NCS
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LOW
HIGH
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图4-1独立的读/写选通连接到微处理器
时序规格参见20.521章节。
4.3.2共用的读/写选通信号
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NCS
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NCS
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DataSt-uJe.ND5)
D0...D7
ALE
NRD
N'A'R
图4-2共用的读/写选通连接到微处理器时序规格参见20.5.2.2章节。
4.3.3带握手机制的共用读7写选通信号:
EPP
L&AJ
HIGH
Higj
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Hsad/Wfrb#
朗FRC500
MGS
A2
Al
AD
DO.D7
ALE
NRD
NWR
图4-3带共用读/写选通和握手机制连接到微处理器时序规格参见20.523章节。
EPP备注:
尽管在EPP的标准中无片选信号的定义,MFRC500的N_CS允许禁止nDStrb信号。
如果不用,应将其接到DVSS。
在每次上电或硬复位后,nWait信号(由A0脚发出)为高阻态。
nWait将在复位后nAStrb上的第一个下降沿时定义。
MFRC500不支持读地址周期
5MFRC500寄存器集合
5.1MFRC500寄存器概述
页
地址
(hex)
匕匕厶冃功
态状和令命O页
O
egap
1
2
3
及以口昔
4
5
6
禁和匕匕厶冃使
7
志标求请断中
态状和制控1页
8
egap
9
电节>,时定如例
A
次上示显
B
置位的位突中
c
D
寄口昔
E
位高最的器寄口昔
F
式方位
MFRC50C寄存器集(
页
地址
(hex)
寄存器名
功能
器码编和器送发2页
10
Page
选择寄存器页
11
TxControl
天线驱动脚TX1和TX2的逻辑状态控制
12
CWConductanee
:
选择天线驱动脚TX1和TX2的电导率
13
PreSet13
r该值不会改变
14
PreSet14
该值不会改变
15
ModWidth
选择调整脉冲的宽度
16
PreSet16
r该值不会改变
17
PreSet17
该值不会改变
匚IV€
空马弹打晋攵妾>
8
egap
9
A
1
态状口昔码解制控
B
1
口昔
C
1
值阀的口昔码解位择选
D
1
变改会
0页
E
1
口昔码解制控
F
余冗道信
22
egap
21
22
择式选模
信和序时4
22
口昔
22
节字高的值设预口昔
25
变改会
页
22
号亠一口M咅内的
TUOFM
22
变改会
和器时定CLFL5页
22
egap
22
限界告警
2A
B
2
22
D
2
E
2
变改会
2F
变改会直
33
egap
31
uF
R
保
L-Frc匚
J--nzn冇
32
uF
R
保
33
uF
R
保
33
uF
R
保
35
uF
R
保
33
uF
R
保
33
uF
R
保
制控试测7页
38
eQap
39
guFR
保
3A
B
3
变改会
33
变改会
D
3
E
3
uF
R
之将留保
3F
uF
R
保
表5-1MFRC500寄存器汇总
5.1.1寄存器位状态
不同的寄存器的位和标志的状态是不同的,这取决于它们的功能。
原则上具有相同状态的位都归类到共用的寄存器中。
缩写
状态
描述
r/w
读和写
这些位可通过微处理器读和写。
由于它们仅用于控制方式,因此它们的内谷不会被内部状态机影响,例如,TimerReload
寄存器可通过微处理器读与。
还会被内部状态机读取,但不会改变它们。
dy
动态
这些位可通过微处理器读和写。
但是它们也可被内部状态机自动写入,例如,Command寄存器在执行完实际的命令后自动改变它的值。
r
只读
这些寄存器保存标志,其值仅由内部状态决定,例如,ErrorFlag寄存器显示内部状态但不能通过外部写入。
w
只写
这些寄存器仅用于控制方式。
它们可通过微处理器写入但不能读出。
读这些寄存器会返回不确定的值。
例如,TestAnaSelect寄存器用于确定AUX脚的信号,但是不可能读出它的内容。
表5-2寄存器位的状态和设计
5.2寄存器描述
5.2.1页0:
命令和状态
521.1Page寄存器
选择寄存器页
名称:
Page地址:
0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38复
位值:
1000000,0x80
76543210
UsePageSelec
t0
0
0
0
PageSelect
R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W
位描述
位
符号
功能
7
UsePageSelect
如果设置为1,PageSelect的值作为奇存器地址A5,A4和A3.寄存器地址的最低位由地址脚或内部地址锁存单独定义。
如果设置为0,内部地址所处的整个内容定义寄存器地址。
地址脚的用途见表4-2。
6~3
0000
保留将来之用
2~0
PageSelect
仅当UsePageSelec设置为1时才使用PageSelec的值。
此情况下,匕指疋奇存器页(奇存器地址A5,A4和A3)
5.2.1.2Command寄存器
启动和停止命令的执行
地址:
0x01
名称:
Command
位值:
x0000000,0xx0
7
6
5
4
3
2
1
0
IFDetect
Busy
0
Command
r
位描述
r
dy
dy
dy
dy
dy
dy
位
符号
功能
7
IfDetectBusy
显示接口检测逻辑的状态:
设置为0表示“接口检测成功完成”;设置为1表示“接口检测正在进行”
6
0
保留将来之用
5~0
Command
根据命令代码激活命令。
读该寄存器显示实际执行的命令。
521.3FIFOData寄存器
64字节FIFO缓冲区输入和输出
名称:
FIFOData地址:
0x02复位值:
XXXXXXXX,0xxx
76543210
FIFOData
dydydydydydydydy位描述
位
符号
功能
7~0
FIFOData
用于内部64字节FIFO缓冲区的数据输入和输出口.FIFO缓冲区对所有输入和输出数据流起到并入/并出的作用。
5.2.1.4PrimaryStatus寄存器
接收器、发送器和FIFO缓冲区状态标志
名称:
PrimaryStatus
地址:
0x03
复位值:
00000101,0x05
765
4
321
0
0
ModemState
IRq
Err
HiAlert
LoAlert
0ModemStateIRqErrHiAlertLoAlert
rrrrrrrr
位描述
位
符号
功能
7
0
保留将来之用
6~4
ModemState
ModemState显示发送器和接收器状态机的状态。
状态状态名描述
000Idle由于发送器和接收器都未启动或输
入数据,因此它们都不处于操作中。
001TxSOF发送“帧起始”模式
010TxData从FIFO缓冲区发送数据(或冗余检
测位)
011TxEOF发送“帧结束”模式
100GoToRx1中间状态,当接收器启动时
GoToRx2中间状态,当接收器停止时
101PrepareRx等待直到RxWait寄存器中所选择的
时间周期
110AwaitingRx计数器激活:
等待管脚Rx的输入信
号
111Receiving接收数据
3
IRQ
2
Err
如果ErrorFlag奇存器中任何错误标志置位,该位设置为
1。
1
HiAlert
当保存在FIFO缓冲区内的字节数满足下面的等式:
HiAlert=(64—FIFOLength) 例如,FIFOLength=60,WaterLevel=4HiAlert=1 FIFOLength=59,WaterLeval=4HiAlert=0 0 LoAlert 当保存在FIFO中的字节数满足下面的等式: HiAlert=(64—FIFOLength)wWaterLevel时,该位设置为1。 例如,FIFOLength=4,WaterLevel=4HiAlert=1 FIFOLength=5,WaterLeval=4HiAlert=0 521.5FIFOLength FIFO中的缓冲字节数 名称: FIFOLength 地址: 0x04 复位值: 00000000,0x00 765 4 32 1 0 0 FIFOLength 0FIFOLength rrrrrrrr 位描述 位 符号 功能 7 0 : 保留将来之用 6~0 FIFOLengh 指示保存在FIFO缓冲区的字节数,写入FIFOData寄存器增加,读减少FIFOLength 521.6SecondaryStatus寄存器 不同的状态标志 名称: SecondaryStatus地址: 0x05复位 值: 01100000,0x60 76543210 TRunning E2Ready CRCReady 0 0 RxLastBits rrrrrrrr 位描述 位 符号 功能 7 TRunning 如果为1,MFRC500的定时器单元正在运行,例如,计数器会在下个定时器时钟将TimerValue寄存器值减一。 6 E2Ready 如果为1,MFRC500已经完成对E2PROM的编程 5 CRCReady 如果为1,MFRC500已经完成CRC的计算 4~3 00 该值不会被改变 2~0 RxLastBits 显示最后接收字节的有效位个数。 如果为0,整个字节有效。 5.2.1.7InterruptEn寄存器 使能和禁止中断请求通过的控制位 名称: InterruptEn 地址: 0x06 复位 值: 00000000,0x00
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