MFRC522

MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 13.56MHz 非接触读卡器 IC 1 产品概述 MFRC522 是一款应用广泛的非接触读卡器芯片，集成了在 13.56MHz 下的多种非接 触通信方式和协议，具有很高的技术集成度。 功能特性  读写器模式支持 ISO/IEC 14443A 标准  读写器模式支持 ISO/IEC 14443B 标准  高度集成的 解调和解码模拟电路  只需很少的外部器件，即可将输出驱动连接至天线  在读写器模式下，典型操作距离最高可达 70mm，具体取决于天线设计和电源  支持的主机接口 ＣＴ  UART 接口，最高可达 1228.8k  SPI 接口，速率最高 10Mbit/s  灵活的中断模式  低功耗的硬件掉电模式  支持软件掉电模式  支持 LPCD 功能  可编程定时器  内部振荡器，连接 27.12MHz 晶体  2.5V-5V 宽范围电源电压  CRC 协处理器 ＭＩ ＣＲ Ｏ　 Ｓ ＥＭ ＩＣ 64 字节 FIFO 缓冲器用于接收和发送 可编程 I/O 管脚 内部自检功能 应用领域 ＪＳ 3 ＤＵ I2C 接口，快速模式速率可达 400k，高速模式可达 3400k ＯＮ     ＯＲ 2 应用领域广泛，在考勤签到、门禁控制、公共交通、食堂就餐、水电气充值、 便携式手持设备、各种会员系统等多方面的综合应用，有很强的系统应用扩展性。 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 引脚配置和功能 QFN32 封装管脚图 ＩＣ 图1 ＯＮ 4 ＤＵ ＣＴ ＯＲ ＭＦＲＣ５２２ 表 1 管脚说明 管脚名 类型 1 A1 I 地址线 2 PVDD P 管脚电源 3 DVDD P 数字电源 4 DVSS G 数字地 5 PVSS G 管脚电源地 NRSTPD I 复位脚：为低电平时，内部功能模块包括振荡器均停止工作，输入管脚与 外部断开。 该管脚上的上升沿可用来开启内部复位相位。 SIGIN I 通信接口输入：接收数字数据流、串行数据流 8 SIGOUT O 通信接口输出：输出串行数据流 9 SVDD P S C 管脚电源：向 S C 管脚供电 10 TVSS G 发送器 TX1 和 TX2 输出级的地 11 TX1 O 载波发送管脚 1 12 TVDD P 发送驱动器电源 13 TX2 O 载波发送管脚 2 14 TVSS G 发送驱动器电源地 ＪＳ 7 Ｏ　 Ｓ ＭＩ ＣＲ 6 管脚描述 ＥＭ 管脚号 2 2 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第２页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 管脚名 类型 15 AVDD P 模拟电源 16 VMID P 内部参考电压 17 RX I RF 信号输入 18 AVSS G 模拟地 19 AUX1 O 用于测试的辅助输出 20 AUX2 O 用于测试的辅助输出 21 OSCIN I 晶振反相放大器输入；也是外部时钟的输入。 该管脚还可用作外部时钟 (fosc=27.12MHz)的输入 22 OSCOUT O 晶振反相放大器输出 23 IRQ O 中断请求输出：指示一个中断事件 24 ALE I 地址锁存使能：高电平时将 ADO-AD5 锁存到内部地址锁存 I/O 32 A0 I ＣＴ ＤＵ D1-D7 8 位双向数据总线 注：不支持 8 位并行接口 2 注：如果主控制器选择 I C 作为数字主控制器接口，那么这些管脚可以用 来 定义 PC 地址 注：对于串行接口，这些管脚可以用作测试信号或 I/O ＯＮ 25-31 管脚描述 ＯＲ 管脚号 ＪＳ ＭＩ ＣＲ Ｏ　 Ｓ ＥＭ ＩＣ 地址线 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第３页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 功能框图 ＪＳ ＭＩ ＣＲ Ｏ　 Ｓ ＥＭ ＩＣ ＯＮ ＤＵ ＣＴ ＯＲ 5 图2 功能框图 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第４页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 6 功能描述 MFRC522 工作在读写器模式时，其传输模块支持 ISO/IEC 14443 A 和 ISO/IEC 14443 B 标准，并可采用多种传输速率和调制方法。 MFRC522 支持以下几种工作模式： •支持 ISO/IEC 14443A, ISO/IEC 14443B 的读写器模式 这些模式支持不同的传输速率和调制方法，以下章节将详细介绍这几种不同的模 式。 ＯＲ 注：本章提到的所有调制系数和调制模式都是系统参数。这表示除 IC 设置之外， 要得到最优的性能还需要进行适当的天线调谐。 ＣＴ 6.1 ISO/IEC1443A 功能 ＤＵ 物理层参数描述见表 2。 表 2 ISO/IEC 14443A 读写器通信参数概述 100%ASK 位编码 修正米勒编码 位长 128(13.56us) 副载波负载调制 Ｏ　 Ｓ 副载波频率 424kBd 100%ASK 100%ASK 修正米勒编码 修正米勒编码 64(13.56us) 32(13.56us) 副载波负载调制 副载波负载调制 13.56MHz/16 13.56MHz/16 13.56MHz/16 BPSK BPSK Manchester 编 码 ＭＩ ＣＲ 位编码 212kBd ＯＮ 106kBd 调制 调制 卡到读卡器 传输速率 ＩＣ 读卡器到卡 信号类别 ＥＭ 通信方向 6.2 ISO/IEC1443B 功能 MFRC522 读卡器 IC 完全支持 ISO 14443A 和 ISO 14443B 标准。技术细节请参考 ＪＳ ISO14443 的 Part 1 to 4. MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第５页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 7 MCU 接口 7.1 控制器接口检测 ＭＦＲＣ５２２ 支持可直接相连的各种微控制器接口，如 SPI、I2C 和 UART。 MFRC522 可复位其 接口，并可对执行了上电或硬复位的当前微控制器接口的类型进行自动检 测。 MFRC522 通过复位阶段后控制管脚上的逻辑电平来识别微控制器接口。每种接口 表 11 检测不同接口类型的连接方法 接口类型 2 SPI (output) I C-bus (I/O) ALE RX NSS SDA A1 0 0 A0 0 1 D7 TX MISO SCL D6 MX MOSI ADR 0 D5 DTRQ SCK ADR 1 D4 - - ADR 2 D3 - - ADR 3 D2 - - ADR 4 D1 - - ADR 5 1 ＯＮ ＤＵ EA ＥＭ 7.2 串行外设接口 ＣＴ UART (input) ＩＣ 管脚 ＯＲ 有固定管脚的连接组合。表 11 列出 了不同的连接配置： Ｏ　 Ｓ MFRC522 支持 SPI 接口与主机的高速通信，接口可处理高达 10Mbit/s 的数据速 率。在与主机通信时， MFRC522 作为一个从机，从外设主机上接收数据来设置寄存器， ＪＳ ＭＩ ＣＲ 发送和接 收与 RF 接口通信有关的数据。 ＭＦＲＣ５２２ 图3 使用 SPI 接口连接到主机 在 SPI 通信中 MFRC522 作为从机。SPI 时钟信号 SCK 必须由主机产生。数据通过 MOSI 线从主机传输到从机。通过 MISO 线数据从 MFRC522 发回到主机。 MOSI 和 MISO 传输每个 字节时都是高位 在前。MOSI 和 MISO 上的数据 在时钟的上 升沿必须保持不变，在时钟的下降沿改变。 7.2.1 SPI 读数据 使用表 12 所示的结构可将数据通过 SPI 接口读出。这样可以读出 n 个数据字节。 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第６页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 发送的第一个字节定义了模式和地址。 表 12 MOSI 和 MISO 字节顺序 管脚 字节 0 字节 1 字节 2 To 字节 n 字节 n+1 MOSI 地址 0 地址 1 地址 2 …… 地址 n 00 MISO x[1] 数据 0 数据 1 …… 数据 n-1 数据 n [1] X=无关项 注：先发送最高位。 7.2.2 SPI 写数据 ＯＲ 使用表 13 所示的结构可将数据通过 SPI 接口写入 MFRC522 。这样对应一个地址 可以写入 n 个 数据字节。 MOSI 和 MISO 字节顺序 字节 0 字节 1 字节 2 MOSI 地址 0 数据 0 数据 1 MISO x[1] x[1] x[1] To 字节 n 字节 n+1 …… 数据 n-1 数据 n …… x[1] x[1] ＯＮ 管脚 ＤＵ 表 13 ＣＴ 发送的第一个字节定义了模式和地址。 ＩＣ [1] X=无关项 注：先发送最高位。 7.2.3 SPI 地址 ＥＭ 地址字节必须按下面的格式传输。 第一个字节的 MSB 位定义了使用模式。MSB 位设置为 1 时，从 MFRC522 读取数据； 应当设置为 0。 Ｏ　 Ｓ MSB 位 设 置 为 0 时 ， 将数 据 写 入 MFRC522 。 第 一个 字 节 的位 6-1 定 义 地址 ， LSB 位 表 14 地址字节格式 6 5 ＭＩ ＣＲ 7 (MSB) 1=读 0=写 4 3 地址 2 1 0(LSB) 0 ＪＳ 7.3 UART 接口 7.3.1 连接到主机 ＭＦＲＣ５２２ 图 4 使用 UART 接口连接到微控制器 注： 通过 对 TestPinEnReg 寄存 器的 RS232LineEn 位清 零， 信号 DTRQ 和 MX 可以 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第７页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 禁止。 7.3.2 UART 传输速度 内部 UART 接口兼容 RS232 串行接口。 默 认 的 传 输 速 率 为 9.6kBaud 。 要 改 变 传 输 速 率 ， 主 机 控 制 器 必 须 向 SerialSpeedReg 寄 存 器 写 入 一 个 新 的 传 输 速 率 值 。 位 BR_T0[2:0]和 位 BR_T1[4:0] 定义的因数用来设置 SerialSpeedReg 中 的传输速率。 寄存器设置。 BR T0[2:0]和 BR T1[4:0]的设置 位0 位1 位2 位3 位4 BR_T0 参数 1 1 2 4 8 BR_T0 范围 1-32 33-64 33-64 33-64 33-64 表 16 ＯＮ 十进制 9. 6 235 14. 4 218 19. 2 位7 16 32 64 33-64 33-64 33-64 传输速率精度 (%) [1] FAh -0. 25 EBh 0. 32 DAh -0. 25 203 CBh 0. 32 38. 4 171 ABh 0. 32 57. 6 154 9Ah -0. 25 122 7Ah -0. 25 116 74h -0. 06 90 5Ah -0. 25 460. 8 58 3Ah -0. 25 921. 6 28 ICh 1. 45 1228. 8 21 15h 0. 32 128 ＭＩ ＣＲ 230. 4 Ｏ　 Ｓ 115. 2 ＩＣ 250 十六进制 ＥＭ 7. 2 位6 可选的 UART 传输速率 SerialSpeedReg 值 传输速率(kBd) 位5 ＤＵ BR_Tn ＣＴ 表 15 ＯＲ BR_T0[2:0]和 BR_T1[4:0]的设置参考表 15。表 16 列举了一些传输速率和相应的 [1]所有描述的传输速度中传输速度误差的结果都小于 1. 5% 表 16 中所列的可选传输速率 ＪＳ 可根据下面的公式计算得到: MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第８页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 7.3.3 UART 帧格式 表 17 UART 帧格式 位 长度 值 起始位 1位 0 数据位 8位 数据 结束位 1位 1 注：对于数据和地址字节，LSB 位必须最先发送。传输过程中不使用奇偶校验位。 ＯＲ 读数据： 使用表 18 中的结构，可使用 UART 接口将数据读出。发送的第一个字节定义了模 ＣＴ 式和地址。 RX (管脚 24) 地址 TX (管脚 31) - ＯＮ 字节 0 字节 1 数据 0 图 5 UART 读数据时序图 ＪＳ ＭＩ ＣＲ Ｏ　 Ｓ ＥＭ ＩＣ 管脚 ＤＵ 表 18 读数据字节顺序 写数据： 使用表 19 中的结构，可使用 UART 接口将数据写入 MFRC522 。 发送的第一个字 节定义了模式和地址。 表 19 写数据字节顺序 管脚 字节 0 字节 1 RX (管脚 24) 地址 0 数据 0 TX (管脚 31) - 地址 0 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第９页，共２４页 MFRC522 UART 写数据时序图 ＤＵ 图6 ＣＴ ＯＲ 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 注：在地址字节到达 RX 管脚后，数据字节可以直接发送 ＯＮ 地址字节：地址字节按下面的格式传输： 第一个字节的 MSB 位设置使用的模式。MSB 位设置为 1 时，从 MFRC522 读取数据。 ＩＣ MSB 位设置 为 0 时，将数据写入 MFRC522 。第一个字节的位 6 保留为将来使用，位 5-1 定义地址；详见表 20。 1=读 保留 5 4 3 2 1 0(LSB) 地址 ＪＳ ＭＩ ＣＲ 0=写 6 Ｏ　 Ｓ 7 (MSB) ＥＭ 表 20 地址字节 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１０页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 7.4 I2C 接口 MFRC522。I2C 接口操 支持 I2C 总线接口可以使得主机可以用较少的管脚连接到 MFRC522 作遵循 I2C 总线接口规范。该接口只能工作在从机模式。 7.4.1 连接到主机 2 ＯＮ 图 7 I C 总线接口 ＤＵ ＣＴ ＯＲ MFRC522 在标准模式、快速模式和高速模式中，MFRC522 可用作从接收器或从发送器。 ＩＣ SDA 是 一个 双 向 数据 线 ， 通过 一 个上 拉 电 阻连 接 到 正电 压 。不 传 输 数据 时 ， SDA 高速模式下为 3. 4Mbit/s。 ＥＭ 和 SCL 均为高电平。标准模式下，I2C 总线的传输速率为 100kBd，快速模式下为 400kBd， 抑制功能。 7.4.2 数据有效性 Ｏ　 Ｓ 如果选择 I2C 总线接口，管脚 SCL 和 SDA 管脚具有符合 I2C 接口规范的尖峰脉冲 ＭＩ ＣＲ SDA 线上的数据在时钟周期的高电平期间保持不变。只有当 SCL 上的时钟信号为 ＪＳ 低电平时， 数据线的高电平或低电平状态才能改变。 2 图 8 I C 总线的位传输 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１１页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 7.4.3 起始和 停止条件 要处理 I2C 总线的数据传输，必须定义起始（S）和停止（P）条件。 •起始条件定义为 SCL 高电平时 SDA 线上高到低的跳变。 •停止条件定义成 SCL 高电平时 SDA 线上低到高的跳变。 起始和停止条件通常由主机产生。起始条件后主机被认为处于忙碌状态；主机在 停止条件结束一段时间后被认为重新回到空闲状态。 如果产生的是重复起始条件（Sr）而非停止条件，则总线仍处于忙碌状态。这时， ＯＲ 起始条件（S）和重复起始条件（Sr）的功能完全相同。因此，S 符号就用作一个常用 7.4.4 字节格式 起始和停止条件 ＩＣ 图9 ＯＮ ＤＵ ＣＴ 术语，代表起始（S）和重复起始（Sr）条件。 ＥＭ 每个字节后面必须跟一个应答位。数据传输时高位在前。一次数据传输发送的字 7.4.5 应答 Ｏ　 Ｓ 节数不限，但必须符合读/写周期格式。 应答是在一个数据字节结束后强制产生的。应答相应的时钟脉冲由主机产生。在 ＭＩ ＣＲ 应答时钟脉冲周期内，数据发送器释放 SDA 线（高电平）。在应答时钟脉冲期间，接 ＪＳ 收器拉低 SDA 线使得它 在该时钟脉冲的高电平时间内保持低电平。 图 10 I2C 总线的应答 主机可以产生一个停止（P）条件来终止传输，也可以产生一个重复起始（Sr） 条件来启动一次新的传输。 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１２页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 主接收器通过在最后一个字节后不产生应答来向从发送器指示数据的结束。从发 送器应当释 放数据线以允许主机产生一个停止（P）或重复起始（Sr）条件。 7.4.6 7 位地址 在 I2C 总线寻址过程中，起始条件后的第一个字节用来确定所要选择的通信从机。 I2C 总线地址与 EA 管脚的定义有关。在 NRSTPD 管脚释放或上电复位后，器件根 据 EA 管 脚的逻辑电平来决定 I2C 总线地址。 如果 EA 管脚为低电平，则对于所有 MFRC522 器件，器件总线地址的高 4 位固定 ＯＲ 为 0101b。 器件总线地址剩余的 3 位(ADR_0, ADR_1, ADR_2)可由用户自由配置，这 样就可以防止与其它 I2C 器 件产生冲突。 ＣＴ 如果 EA 管脚设置为高电平，则 ADR_0-ADR_5 完全由表 13 中的外部管脚来确定。 ADR_6 总是设置为 0。 ＤＵ 在这两种模式下，外部地址编码都在复位条件释放后立即锁定。不考虑使用管脚 ＥＭ ＩＣ ＯＮ 上的进一步变化。通过配置外部连线，I2C 总线的地址管脚还可用作测试信号的输出。 7.4.7 Ｏ　 Ｓ 图 11 起始条件后的第一个字节 寄存器写访问 使用下面的 帧格式可用 I2C 接口将数据 从主机控制器写入 MFRC522 中指定的寄 ＭＩ ＣＲ 存器。 •帧的第一个字节是遵循 I2C 规则的器件地址。 •第二个字节是寄存器地址，接下来是 n 个数据字节。 在一帧中，所有数据字节都被写入相同的寄存器地址。这种方法可使能 FIFO 的 ＪＳ 快速访问。 读/写位应当设置为 0。 7.4.8 寄存器读访问 使用下面的帧格式可读出 MFRC522 中指定寄存器的数据。 •帧的第一个字节是遵循 I2C 规则的器件地址。 •第二个字节是要读取的寄存器地址。 •读/写位为 0。 写地址操作完成后，开 始读访问。主机发送 MFRC522 的器件地址。作为回应 ， MFRC522 发送读访问寄存器的内容。在一帧中，所有数据字节都从相同的寄存器地址 读出。这种方法可使能 FIFO 的快速访问或寄存器查询。 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１３页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 ＩＣ ＯＮ ＤＵ ＣＴ ＯＲ 读/写位应当设置为 1。 高速模式 Ｏ　 Ｓ 7.4.9 ＥＭ 图 12 寄存器读和写访问 在高速模式下（HS 模式），器件的传输位速率高达 3.4Mbit/s。在混合速率的总 线系统中， 它保持完全向下兼容快速或标准模式（F/S 模式）的双向通信。 高速传输 ＭＩ ＣＲ 7.4.10 为了获得高达 3. 4Mbit7s 的位传输速率，对 I2C 总线操作作了以下改进。 •高速模式下器件的输入端有尖峰脉冲抑制功能，在 SDA 和 SCL 输入端有一个施 密特触发器，它们与 F/S 模式相比有不同的时序常数。 ＪＳ •高速模式下器件的输出 端控制 SDA 和 SCL 信号的下降沿斜率，它 们与 F/S 模式 相比有不同的时序常数。 7.4.11 高速模式下的串行数据传输格式 高速模式下的串行数据传输满足标准模式的 I2C 总线规范。只有满足以下条件高 速模式传输才能启动（所有条件均在 F/S 模式）： •起始条件（S） •8 位主机代码（00001XXXb） •非应答位（A） MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１４页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 高速模式开始后，主机再发送一个重复起始条件（Sr），并紧跟 7 位从机地址和 一个读/写位，然后从选择的 MFRC522 接收一个应答位（A）。 下一个重复起始条件（Sr）后继续执行高速模式的数据传输，只在停止条件（P） 后切 换回 F/S 模式 。为 了降 低主 机代 码开 销， 主机 可以 将大 量的 高速 传输 链接 到一 ＤＵ ＣＴ ＯＲ 起，这些传输通过重复起始条件（Sr）分隔开来。 图 13 I2C 总线高速模式协议转换 F/S 模式和 HS 模式之间的切换 ＯＮ 7.4.12 复位和初始化后，MFRC522 工作在快速模式(当快速模式向下兼容标准模式时， ＩＣ 它实际上就是 F/S 模式)。连接的 HCD9823识别到“S 00001XXX A”序列时，会将其 执行以下操作： ＥＭ 内部电路从快速模式设置转换成高速模式设置。 • 根据 HS 模式的尖峰脉冲抑制要求来调整 SDA 和 SCL 的输入滤波器。 Ｏ　 Ｓ • 调整 SDA 输出级的斜率控制。 对于通信中不含有其它 I2C 器件的系统配置，可以通过另一种方法永久地切换到 HS 模式。就是将 Status2Reg 寄存器的 I2CForceHS 位设置为 1。进入永久 HS 模式后， ＭＩ ＣＲ 这就无需再发送主机代码了。这个操作不符合总线规范，只能用在总线无其它器件连 接的情况下。此外，由于减少了尖峰抑制，一定要避免 I2C 总线上的尖峰。 7.4.13 低速模式下的 MFRC522 ＪＳ MFRC522 完全向下兼容，可连接到 F/S 模式的 I2C 总线系统。由于此配置中不发 送主机代码， 因此器件处于 F/S 模式，以 F/S 模式的速率进行通信。 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１５页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 7.5 8 位并行接口 MFRC522支持 2 中不同类型的 8 位并行接口，Intel 和 Motorola 兼容模式。 7.5.1 支持的主控接口 MFRC522 支持直接连接到各种微控制器。下表显示了 MFRC522 支持的并行接口 类型。 表 21 复用的地址和数据总线 控制 NRD, NWR, NCS NRD, NWR, NCS, ALE 地址 A0. .. A3[. . A5] AD0... AD7 数据 D0... D7 控制 R/NW, NDS, NCS 地址 A0. .. A3[. . A5] 数据 D0... D7 R/NW, NDS, NCS, AS AD0... AD7 AD0…AD7 ＪＳ ＭＩ ＣＲ Ｏ　 Ｓ ＥＭ ＩＣ （Motorola 兼各） AD0... AD7 ＯＮ 复用的读/写选通 ＯＲ （Intel 兼容） 独立的地址和数据总线 ＣＴ 独立的读/写选通 总线 ＤＵ 支持的接口类型 支持的接口类型 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１６页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 8 中断请求系统 MFRC522 通过置位寄存器 StatuslReg 的 IRq 位或激活 IRQ 管脚来指示中断。IRQ 管脚的信号可 使主机使用其中断处理机制来处理。这使得软件执行效率大为提高。 8.1 中断源概述 表 28 列出了可使用的中断位，相应的中断源及中断产生的条件。ComlrqReg 寄存 器 的 TimeHRq 中 断位 指出 一 个由 定时 器 产生 的中 断 ，当 定 时器 从 1 减 到 0 时 ，此 中 ＯＲ 断位被置位。 ComlrqReg 寄存器的 TxIRq 位表明发送器发送完成。如果状态从发送数据变到发 ＣＴ 送结束帧， 则发送器自动置位相应中断位。CRC 协处理器在处理完 FIFO 緩冲器里所 有的数据后置位 DivIrqReg 寄存器的 CRCIRq 位，通过 CRCReady 位置 1 来指示。 ＤＵ ComlrqReg 寄存器的 RxIRq 位表明检测到接收数据的结束。如果执行完一个指令 且 CommandReg 寄存器的 Command[3:0]位的内容变为空闲时，则 ComlrqReg 寄存器的 ＯＮ IdlelRq 位被 置位。 当 HiAlert 位置 1 且 ComlrqReg 寄存器的 HiAlertIRq 位置位时，表明 FIFO 緩冲 ＩＣ 器己经达到 WaterLevel [5:0]位指示的长度。 当 LoAlert 位置 1 且 ComlrqReg 寄存器的 LoAlertIRq 位置位时，表明 FIFO 緩冲 ＥＭ 器己经达到 WaterLevel [5:0]位指示的长度。 ComlrqReg 寄存器的 ErrIRq 位表示非接触式 UART 在发送或接收过程中检测到一 Ｏ　 Ｓ 个错误。当 ErrorReg 寄存器中的任何一个位置 1 时都表明产生了错误。 表 22 中断标志 中断源 中断源 触发动作 定时器单元 定时器从 1 计到 0 TxIRq 发送器 数据发送结束 CRCIRq CRC 协处理器 FIFO 緩冲器的数据处理完毕 RxIRq 接收器 数据接收结束 IdlelRq ComIRQReg 寄存器 指令执行结束 HiAlertIRq FIFO 緩冲器 HF0 緩冲器快溢出时 LoAlertIRq FIFO 緩冲器 HF0 緩冲器快为空时 ErrIRq 非接触式 UART 检测到一个错误 ＪＳ ＭＩ ＣＲ TimerIRq MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１７页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 9 定时器单元 MFRC522 有一个定时器单元，外部主机可以使用它来处理定时任务。定时器可使 用如下所示的 任何一个定时/计数配置： •超时计数器 •看门狗计数器 •秒表 ＯＲ •可编程一次触发 •周期性触发器 ＣＴ 定时器单元可用来测量两个事件之间的时间间隔或指示某段时间后指定事件的 发生。它可由下文解释的事件来触发。定时器不会影响任何内部事件，例如，数据接 ＤＵ 收过程中的定时器超时并不会影响接收过程的自动处理。此外，一些与定时器相关的 位可以用来产生中断。 的。定时器 包括两个阶段：预分频和计数。 ＯＮ 定时器的时钟振荡频率为 13. 56MHz,它是 27. 12MHz 的石英晶体振荡器分频得到 ＩＣ 预分 频器 (TPrescaler)是一 个 12 位计 数器 。它 的重 装值 (TReloadVal_Hi [7:0] 和 TReloadVal_Lo[7:0])在 0 到 4095 之间，由 TModeReg 寄存器的 TPrescaler_Hi ＥＭ [3:0]位和 TPrescalerReg 寄存器的 TPrescaler_Lo [7:0]来设置。 计时器中的 16 位重装值在寄存器 TReloadReg 中定义，取值范围为 0 到 65535。 Ｏ　 Ｓ 定时器的当前值在寄存器 TCouterValReg 中显示。 当 计 数 值 达 到 0 时 ， 自 动 产 生 一 个 中 断 ， 通 过 置 位 CommonIRQReg 寄 存 器 的 ＭＩ ＣＲ TimerIRQ 位来指示。如果使能，IRQ 管脚就会出现此中断信号。TimerIRQ 位可由主机 来置位和复位。根据配置， 定时器可以在计数到 0 时停止运行，或将 TReloadReg 寄 存器的值作为初始值重新启动计数。 定时器的状态由 StatusIReg 寄存器的 TRunning 位来指示。 ＪＳ 定时器的启动和停止可分别由 ControlReg 寄存器的 TStartNow 和 TstopNow 位来 控制。 定时器还 可通过设置 TModeReg 寄存器的 TAuto 位为 1 来自动激 活，以满足特定 的协议要求。 定时过程中的延迟时间为重装值加 1。 例如：为了得到一个 25us 的延迟，需要计数 339 个时钟周期且 TPrescaler 的值 为 169。该配置使计数器每 25us 周期计数到 65535。 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１８页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 10 节电模式 10. 1 硬掉电模式 当管脚 NRSTPD 为低电平时进入硬掉电模式。该模式下，关 闭包括振荡器在内的 所有内部电源。所有数字输入缓冲器和输入端分离，并关闭其功能(NRSTPD 管脚除外)， 输出管脚也保持在高电平或低电平。 10.2 软掉电模式 ＯＲ CommandReg 寄存器的 PowerDown 位设为 1 后立刻进入软掉电模式。关闭包括振荡 器缓冲器在内的所有内部电源。但是数字输入緩冲器不和输入端分离，且功能保持不 ＣＴ 变。数字输出管脚的 状态不变。 在软掉电期间，所有的寄存器的值，FIF0 的值和配置都保持不变。 ＤＵ 在设置 PowerDown 位为 0 后，经过 1024 个时钟周期退出软掉电模式。PowerDown 位设置为 0 并不能立刻将其清除，而是在退出软掉电模式后自动清零。 ＯＮ 如果使用了内部振荡器，必须考虑它是由管脚 AVDD 提供的电源，必须经过一段 时间(Tosc)后，振荡器才能稳定，且内部逻辑才能检测到时钟周期。在使用串行 UART 通信时，推荐先发送 55h 给 MFRC522 ，振荡器必须保持稳定后才能再进一步访问寄存器。 ＩＣ 为了确保这一点，直到 MFRC522 回应上一个寄存器内容为地址 0 的读命令时才执行对地址 10. 3 发送器掉电模式 ＥＭ 0 的读访问。这样说明 MFRC522 可以执行进一步的操作。 Ｏ　 Ｓ 发送器掉电模式切断内部天线驱动器来关闭 RF 场，可以通过设置 TXControlReg 寄存器的 TXIRFEn 或 TX2RFEn 位为 0 来实现。 10. 4 LPCD 模式 ＭＩ ＣＲ MFRC522 内部集成低功耗自动寻卡与定时唤醒功能，寻卡时间间隔与寻卡时间均 可编程，寻卡过程无需 MCU 操作，寻卡成功后可以中断唤醒 MCU。LPCD 功能在低功耗 ＪＳ 的同时，又实现了检卡，兼顾了功耗与功能。 11 振荡器电路 MFRC522 的时钟用作系统的编码器和解码器的时钟基准。因此，时钟频率的稳定 性是保证系统良好性能的重要因素。为了获得最佳性能，必须尽可能减少时钟抖动。 最好采用一个带有推荐电路的内部振荡緩冲器。 如果采用外部时钟源，时钟信号必须连接至 OSCIN 管脚。在这种情况下，特别要 注意验证时钟的占空比，时钟抖动以及时钟信号的质量。 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第１９页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 12 MFRC522寄存器 12.1 寄存器位 根据寄存器功能的不同，寄存器的访问条件也多种多样。原则上具有相同特性的 位归为同组。表 23 描述了寄存器的访问条件。 表 23 缩写 寄存器位的特性 特性 描述 r/w 读/写 ＯＲ 微处理器可以对这些位进行读和写操作，由于它们仅用于控制，其内容不会受到内部 状态机的影响。例如，微处理器可以对寄存器 ComlEnReg 进行读或写操作，但内部 ＣＴ 状态机对该寄存器只能读取而不能改变它们的值。 微处理器可以对这些位进行读或写操作，不过内部状态机同样可以改变这些寄存器的 dy 动态 r 只读 w 只写 RFU - 这些寄存器是被保留的以备将来之用，在写操作时最好将这些寄存器都写为 0。 RFT - 这些寄存器是被保留的以备将来之用或是为了生产测试。 ＤＵ 这些寄存器的值只能由内部的状态决定。例如 CRCReady 位只能表示内部的状态，外 ＯＮ 部或内部状态机都不能改变它的值。 ＥＭ ＩＣ 这些寄存器的位读结果总是 0。 Ｏ　 Ｓ 12.2 寄存器 值。例如，寄存器 CommandReg 在指令执行后自动改变其内部的某些值。 表 24 寄存器总览 寄存器名称 ＭＩ ＣＲ 地址 功能 Page 0：命令和状态寄存器组 PageReg 页选择寄存器 1h CommandReg 掉电和命令寄存器 2h ComlEnReg 中断请求控制寄存器 3h DivlEnReg 中断请求控制寄存器 4h ComlrqReg 中断请求位寄存器 5h DivIrqReg 中断请求位寄存 6h ErrorReg 指令执行的错误状态寄存器 7h StatuslReg 通信状态寄存器 8h Status2Reg 接收器和发送器状态寄存器 9h FIFODataReg 64 字节 FIFO 缓冲器 Ah FIFOLevelReg FIFO 缓冲器已存储字节的数量寄存器 Bh WaterLevelReg FIF0 缓冲器溢出和空警告寄存器 ＪＳ 0h MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第２０页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 Ch ControlReg 其它项控制寄存器 Dh BitFramingReg 面向位的帧的调节寄存器 Eh CollReg 检查产生位冲突的第一个位的地址 Fh RFU 保留 Page 1：命令寄存器组 PageReg 页选择寄存器 1h ModeReg 定义发送和接收通用模式的寄存器 2h TxModeReg 定义发送过程的数据传输速率和结构的寄存器 3h RxModeReg 定义接收过程中的数据传输速率和结构的寄存器 4h TxControlReg 控制天线驱动器管脚 TX1 和 TX2 的寄存器 5h TxAutoReg 控制天线驱动器设置的寄存器 6h TxSelReg 选择天线驱动器的内部信号源的寄存器 7h RxSelReg 选择内部接收器的设置的寄存器 8h RxThresholdReg 选择位解码器的阈值的寄存器 9h DemodReg 定义解调器的设置的寄存器 Ah FelNFC1Reg 定义接收数据包的有效长度范围的寄存器 Bh FelNFC2Reg 定义接收数据包的有效长度范围的寄存器 Ch MifNFCReg Dh ManualRCVReg Eh TypeBReg Fh SerialSpeedReg ＯＮ ＤＵ ＣＴ ＯＲ 0h ＩＣ 控制 ISO/IEC 14443A 和 NFC 目标模式在 106kbit 速率下 的通信的寄存器 ＥＭ 允许手动细调内部接收器的寄存器 配置 ISO/IEC 14443B 的寄存器 Ｏ　 Ｓ 选择串行 UART 接口的速率寄存器 Page 2：配置寄存器组 PageReg 页选择寄存器 1h CRCResultReg 显示 CRC 计算的 MSB 和 LSB 值 GsNOffReg 驱动器关闭时，天线驱动管脚 TX1 和 TX2 上用于调制的 ＭＩ ＣＲ 0h 2h 3h 电导寄存器 ModWidthReg 控制调制宽度的设置寄存器 5h TxBitPhaseReg 调整 106kbit 速率下 TX 位的相位寄存器 6h RFCfgReg 配置接收器增益和 RF 电压的寄存器 GsNOnReg 驱动器打开时，天线驱动管脚 TX1 和 TX2 上用于调制的 ＪＳ 4h 7h 8h 9h 电导寄存器 CWGsPReg 在无调制期间，天线驱动管脚 TX1 和 TX2 上用于调制的 电导寄存器 ModGsPReg 在调制期间，天线驱动管脚 TX1 和 TX2 上用于调制的电 导寄存器 Ah TModeReg Bh TPrescalerReg 内部定时器的设置寄存器 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第２１页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 Ch TReloadReg 定义 16 位定时器的重载值寄存器 TCounterValReg 16 位定时器的计数值寄存器 Dh Eh Fh Page 3：测试寄存器组 M 试寄存器 0h PageReg 页选择寄存器 TestSel1Reg 通用测试信号配置寄存器 2h TestSel2Reg 通用测试信号的配置和 PRBS 控制寄存器 3h TestPinEnReg 使能 D0-D7 的输出驱动器（注：仅用于串行接口） 4h TestPinValueReg 定义管脚 D0-D7 用作 I/0 总线时的值 5h TestBusReg 内部测试总线的状态寄存器 6h AutoTestReg 数字自检寄存器 7h VersionReg 软件版本寄存器 8h AnalogTestReg 管脚 AUX1 和 AUX2 输出寄存器 9h TestDAC1Reg TestDAC1 的测试值寄存器 Ah TestDAC2Reg TestDAC2 的测试值寄存器 Bh TestADCReg ADC 中 I 和 Q 通道寄存器 RFT 保留用于产品测试 ＣＴ ＤＵ ＯＮ ＩＣ ＪＳ ＭＩ ＣＲ Ｏ　 Ｓ ＥＭ Ch-Fh ＯＲ 1h MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第２２页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 13 指令集 13.1 概述 MFRC522 的运行由能够执行一系列指令的内部状态机决定的。通过把指令代码写 入 CommandReg 寄存器来执行相应的指令。 13. 2 通用特性 •除 Transceive 指令外，需要输入数据流或（数据字节流）的指令会立即处理 FIFO ＯＲ 缓冲器的数据。 执行 Transceive 指令时，通过设置 BitFraming 寄存器的 StartSend 位来启动传送器。 ＣＴ •需要预先设置参数的指令只有当从 FIFO 缓冲器中接收到正确数量的参数时才开 始运行。 ＤＵ •当 指 令启 动 时 FIFO 缓 冲 器 不会 立 即 清 零 ， 可以 先 把指 令 参 数 和数 据 写 进 FIFO 缓冲器后再启动指令。 指令总览 ＩＣ 13. 3 ＯＮ •新写进 CommandReg 寄存器的指令将中断当前正在执行的指令。 表 25 指令总览 指令代码 Idle 0000 无动作；取消当前执行的指令 Config 0001 用于配置 FeliCa 和 NFCIP-1 通信 CalcCRC 0010 产生一个 10 字节的随机 ID 数据 0011 启动 CRC 协处理器 0100 发送 FIFO 缓冲器的数据 ＭＩ ＣＲ Transmit Ｏ　 Ｓ Generate RandomID 含义 ＥＭ 指令 不中断正在执行的指令，用来修改 CommandReg 寄存器中不影响命令执行 0111 Receive 1000 启动接收器电路 Transceive 1100 发送 FIFO 缓冲器中的数据到天线并在发送后自动启动接收器 AutoColl 1101 SoftReset 1111 ＪＳ NoCmdChange 的一些位，例如 PowerDown 位 处理 FeliCa 轮询（仅卡工作模式）和 ISO/IEC 14443A 防冲突 C 仅卡工作模式） 软复位 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第２３页，共２４页 MFRC522 标准 3V MIFARE 读卡器解决方案 14 电气参数 14.1 极限参数 表 26 极限参数 最小值 最大值 单位 VDDA，VDDD，PVDD，SVDD -0.5 +4.0 V TVDD -0.5 +5.5 V 存储温度 -40 85 °C ESD(HBM) - 2000 ESD(MM) - 200 ＣＴ V V ＤＵ 14.2 主要参数指标 表 27 主要参数指标 ＯＲ 参数 参数 条件 最小值 典型值 最大值 VDDA 模拟电源 VPVDD≤VDDA ＝VDDD≤VTVDD 2.5 3.3 5.5 V VDDD 数字电源 VPVDD≤VDDA ＝VDDD≤VTVDD 2.5 3.3 5.5 V VTVDD TVDD 电源 VPVDD≤VDDA ＝VDDD≤VTVDD 2.5 3.3 5.5 V VPVDD PVDD 电源 VPVDD≤VDDA ＝VDDD≤VTVDD 2.5 3.3 5.5 V VSVDD SVDD 电源 2.5 - 5.5 V Tamb 环境温度 -40 - +85 °C - - 5 uA - - 10 uA - 1 2 mA 10uA 20uA uA - 2 3 mA - 1 2 mA - 60 100 mA Ｏ　 Ｓ ＥＭ ＩＣ ＯＮ 符号 单位 ＭＩ ＣＲ VDDA=VDDD=VTVDD=VPVDD=3.3V Ipd 掉电电流 硬掉电： NRSTPD=0 软掉电： RF 检测器打开 数字电源电流 VDDD=3.3V ILPCD 低功耗寻卡电流 500ms 自动寻卡间隔 ＪＳ IDDD VDDA=3.3V; RcvOff=0 IDDA 模拟电源电流 接收器关闭 VDDA=3.3V; RcvOff=1 ITVDD TVDD 电源电流 管脚 TVDD;连续波 MFRC522 www.jsmsemi.com JSMICRO SEMICONDUCTOR 第２４页，共２４页