【应用】基于EFM8UB20主控MCU的非接触IC卡读卡器完整设计方案
在公交收费、金融收费、门禁出入，上班出勤系统、身份验证等领域我们经常使用非接触式IC卡，此应用给人们的生活带来了极大的便利。近几年，非接触式读卡器也发展迅速，产量不断提升，市场规模不断扩大。
下面我们来看看非接触IC卡读卡器的设计原理框图。在这个设计中我们使用SILICON LABS 的低成本高性能的EFM8UB20的MCU做为主控，13.56MHz的射频读写卡芯片用MLX90132，非接触性IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。AT45DB081用来存储一部分数据，SAM卡进行密钥处理。与PC接口可以用USB因为EFM8UB20芯片集成USB功能或用USB转串口芯片CP2102N来通讯。供电可以用PC机的USB供电或以太网供电。
MCU
在此设计中选用Silicon Labs的EFM8UB20F64-QFP48的MCU，是因为它是C8051内核操作简单与以前的C8051F340管脚完全兼容，程序代码也兼容，成本有了很大的降低，任然后64K Flash空间，4352Bytes的RAM,外设通讯有2个UART,2个IIC，1个SPI,该系列MCU内置USB外设接口（具有8KV静电防护）及高精度的晶振、时钟恢复电路和收发模块，兼容全速USB2.0，无需外部晶体，因此十分符合需要由USB接口供电的读卡器的要求。EFM8UB20F64-QFP48封装为QFP48的方便好焊接， EFM8UB20 USB低功耗工作模式相对传统USB工作模式，可节省功耗达90%。另外，EFM8UB20系列内置12-bit ADC，2个模拟比较器，并具有128-bit独立ID，是所有全速USB应用及嵌入式应用的理想选择。
射频读写卡芯片
迈来芯公司的MLX90130/MLX90132是一个高性能的13.56MHz HF RFID读卡器IC，可处理子载波频率从106kHz到848kHz，传输速率高达848kbit / s。包括一个集成的模拟前端（AFE），内建符合ISO15693 ， ISO14443A / B ， ISO18000-3模式1标准的数据帧引擎。MLX90130/32的双驱动架构仅需要最小数量的外部支持元件，并允许发射器为适当的天线负载提供高达70mW的RF功率。所传输的功率可适用于大多数短距离至中距离的应用。MLX90130采用5x5mm QFN封装，工作温度范围在-40至+105 °C。
支持协议最全包括NFC：符合 ISO/IEC 18092主动及被动（最高达424kbps）的要求； PCD：符合ISO14443 A和B（高达848kbps） 的要求； VCD：符合ISO/IEC 15693的要求；TAG emulation：符合ISO/IEC 18092（NFC）和ISO/IEC14443A&B的要求。
电源管理和控制
Silicon Labs公司推出的Si3404 集成了以太网供电 (PoE) 型供电设备 (PD) 应用中所需的所有电源管理和控制功能（PoE PD IC）。可实现从以太网的RJ45接头取电，设备将通过 10/100/1000BASE-T 以太网连接供应的输入高电压转换成稳定低压输出电源。此读卡器设计只需要5V的供电，通过Si3404能够提供给读卡器设备5V供电，对于读卡器整体功率2W就完全满足要求，Si3404可提供多种功率输出，其中带隔离的Class2类型供电方式可输出6.5W的功率。该设备的优化体系结构能够最大程度地减小解决方案的体积和外部物料清单 (BOM) 成本，同时支持使用低成本外部元件并保持高性能。
Si3404 集成了一个瞬态浪涌抑制器。此外，还集成了开关电源 FET 和所有相关功能。这个集成的、由电流模式控制 的开关稳压器支持隔离或非隔离回扫和降压转换器拓扑。可以通过简单的外部电阻值调 谐稳压器的切换频率，避免不必要的谐波，以实现更好的辐射控制。 该设备完全支持 IEEE 802.3at 规范，能够进行 1 类、单个事件分类。标准外部电阻为 探测功能和分类模式的编程提供了合适的 IEEE 802.3 签名，内部启动电路确保热插拔 开关和稳压器都具有控制良好的软启动初始操作。 Si3404 采用薄型、20 引脚、4 x 4 mm QFN 封装。为小型化设计提供了可能性。
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sdlibin007 Lv7. 资深专家 2018-11-08方案不错 -
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无往不克八方来贺 Lv3. 高级工程师 2018-07-18学习 -
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用户22510613 Lv3. 高级工程师 2018-07-17学习 -
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菲娜樱子 Lv8. 研究员 2018-07-16学习了
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SILICON LABS 8-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，MCU Core 8051，频率20MHz~100MHz，Flash存储2kB~120kB，RAM存储0.25kB~8kB。
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
|
PCA Channels
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DAC
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Comparators
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UART
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SPI
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I2C
|
HS I2C Slave
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EMIF
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CAN
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LIN
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VREF
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Debug Interface
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C8051F392-A-GM
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8位MCU
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C8051F39x Small Form Factor
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50
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16
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1
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1.8
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3.6
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QFN20
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4x4
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±2
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17
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10-bit, 16-ch., 500 ksps
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Temp Sensor
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6
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3
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10-bit, 2-ch.
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1
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1
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1
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2
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0
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0
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0
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0
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VREF
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C2
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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描述- 本方案中采用 Silicon Labs 的 EFM8UB20F64 的 MCU 作为主控，64K Flash 满足以太网通讯协议要求，丰富的外设资源和高性价比满足低成本的需求。采用 Silicon Labs Si3404 以太网供电（PoE）受电设备（PD），在单个 PD 芯片上包含了所有必要的高压分立元件,效率高达 90%，抗电磁干扰能力强。集成度高，成本低。
型号- SI3404-A-GM,Q24FA20H0063000,MLX90132RLQ-AEA-000-SP,EFM8UB20F64G-B-QFP48,MLX90132,SI3404,X1G004591A02011
SILICON LABS EFM8 Universal Bee 8-bit Microcontrollers选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于48MHz Frequency,8~64kB Flash,2~4kB RAM等参数进行选型
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产品型号
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品类
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MCU Core
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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5 Volt Tolerant
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ADC 1
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USB
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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PCA Channels
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Comparators
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UART
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SPI
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I2C
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EMIF
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CAN
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LIN
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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VREF
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Debug Interface
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Temperature Range (ºC)
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EFM8UB20F64G-QFP48
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Microcontroller
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8051
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48
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64
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4
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40
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5 Volt Tolerant
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10-bit, 32-ch.
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USB
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Temp Sensor
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6
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5
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2
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1
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2
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1
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0
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0
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2.7
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5.25
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QFP48
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7x7
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±1.5
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VREF
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C2
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-40 to 85
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
电子商城
现货市场
服务
可定制显示屏的尺寸0.96”~15.6”，分辨率80*160~3840*2160，TN/IPS视角，支持RGB、MCU、SPI、MIPI、LVDS、HDMI接口，配套定制玻璃、背光、FPCA/PCBA。
最小起订量： 1000 提交需求>
可烧录IC封装SOP/MSOP/SSOP/TSOP/TSSOP/PLCC/QFP/QFN/MLP/MLF/BGA/CSP/SOT/DFN；IC包装Tray/Tube/Tape；IC厂商不限，交期1-3天。支持IC测试（FT/SLT），管装、托盘装、卷带装包装转换，IC打印标记加工。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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