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ST21NFCA:13.56MHz无接触通信解决方案
来源:创智微科     时间:2011-11-17

ST21NFCA是支持13.56MHz无接触通信的单片解决方案,包括三种工作模式(卡仿真、读卡器和对等(P2P)通信)的近距离无线通信(NFC)。

    该产品基于高级Smartcard ST21微控制器,带有36kB EEPROM、112kB用户ROM、4kB RAM以及支持所有无接触近距离协议(ISO/IEC 14443、Calypso V1无线电协议(B’)、ECMA340(NFCIP-1)、ISO/IEC15693和ISO/IEC18000-3Mod1)的集成式RF模拟前端(AFE)

图1 ST21NFCA方框图
ST21NFCA片上系统整合了适于13.56MHz无接触通信的完整硬件功能和有用的嵌入式固件,可以处理:

• ISO/IEC 14443 A&B、Calypso V1无线电协议(B’)、ECMA340(NFCIP-1)、ISO/IEC 15693和ISO/IEC18000-3Mod1(卡仿真模式和读卡器模式)

• 在工作模式和RF模式之间切换

• ST21NFCA工作模式支持的主机控制器接口功能(基于ETSI规范的HCI):

 

• 卡仿真

• 读卡器

• 对等(P2P)通信

ST21NFCA的主要特性

硬件特性

• 增强型8/16位CPU内核与16MB线性可寻址存储器

• 112kB用户ROM

• 4kB RAM

• 36kB EEPROM,包含64B用户OTP区域

• 面向RF传输与接收的集成式模拟前端(AFE),包括自动卡模式和现场检测模式

• 3个具有中断功能的8位定时器

• 卡仿真模式下支持的断电和电池电量低模式

• 优化的功耗模式

• SIM和ST21NFCA电源管理功能RF通信

• ISO/IEC 14443 A&B

• ISO/IEC 15693

• ISO/IEC 18000-3 Mod1

• ECMA340 (NFCIP-1)

• 支持ECMA340规范所述之FeliCa™卡

• 可以在卡和读卡器模式下实现所有RF通信

通信接口

• 单线协议(SWP)接口

• I2C从接口

• SPI从接口

• 支持T=0和T=1协议的异步收发两用机ISO/IEC 7816-3主接口

安全特性

• 真正的随机数发生器

• ISO/IEC 3309 CRC计算模块

• 各个晶片上都具有独特的序列号

• 硬件DES加法器

电特性

• 待机电流:< 75 μA(典型值)

• 卡仿真:< 8mA(正常模式)

• 读卡器模式下的待机电流:200 μA(卡检测模式)

• 读卡器模式:< 70 mA(典型值)

• 3V电源

• 支持UICC B和C类

软件特性

• 包含所有支持接触和无接触接口处理与主机协议的驱动器

• 包括支持在工作模式和主机控制器接口功能(HCI)之间切换模式的固件

图2 ST21NFCA在移动手机通信的链接框图

ST21NFCA固件架构

ST21NFCA是一种片上系统解决方案,符合嵌入手机内的NFC通信系统的要求。

固件适于下列几种模块:

• 基于ETSI规范的主机控制器接口,用于管理与不同协议有关的栅极、栅极之间的管路、电源管理系统等

• 操作系统(OS)是系统的核心,负责将命令发送给主机控制器接口

• 开关模式模块管理工作模式和所有RF模式切换

• 低级驱动器包括:

- ISO/IEC 7816(主模式)

- SPI(从模式)

- I2C(从模式)

- SWP(主模式)

- 面向所有近距离协议的RF驱动器(卡仿真 和读卡器模式)

• 低级接触和无接触I/O

协议:

- ISO/IEC 7816规范所述之T=0和 T=1

- ISO/IEC 14443-A和-B规范所述 之T=CL

- ETSI SWP规范所述之SHDLC并且,嵌入式固件和相关宏单元支持各种接口处理和协议:

• 单线协议(SWP)接口,完全符合 ETSI TS 102 613 V7规范的要求

• I2C从接口,完全符合

NXP规范的要求

• SPI从接口,完全符合飞思卡尔规范的要求

• 主配置下的异步收发两用机,支持ISO/IEC 7816-3 T=0和T=1协议

图3 ST21NFCA固件架构框图

ST21NFCA是一种基于8/16为CPU内核的串行存取电路。操作与时钟发生器模块发出的内部生成时钟同步。器件的内部速度完全可以利用软件进行编程。

CPU包含运算逻辑单元(ALU)、控制逻辑和ST21NFCA固件控制的寄存器。CPU通过可以提供16MB线性寻址空间的24位内部总线连接片上RAM、ROM和EEPROM存储器。

该器件还包含1个真正的随机数发生器(TRNG)、3个8位全可编程定时器、1个循环冗余校验(CRC3309)模块和1个数据加密标准(DES)加法器。

利用增强向电源开关系统,ST21NFCA能够支持几种管理器件及相关UICC的电源管理功能的电源(“通电”、“电池电量低”和“断电”模式)。

 

 

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