TRF7970A NFC/RFID收发器集成电路详解

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"TRF7970A是一款集成了多种13.56MHz射频识别(RFID)和近场通信(NFC)协议的收发器集成电路。这款芯片支持NFCIP-1和NFCIP-2标准，兼容ISO/IEC 15693、ISO/IEC 18000-3、ISO/IEC 14443A/B和Felica等RFID标准，并具备可编程系统时钟频率输出。" TRF7970A是德州仪器(TI)推出的一款高度集成的13.56MHz射频识别和近场通信收发器，其特性包括： 1. **广泛的电压支持**：该芯片支持1.8VDC到5.5VDC的可编程I/O电压电平，能够适应各种电源环境。 2. **灵活的时钟源**：它可以与13.56MHz或27.12MHz的晶体或振荡器配合使用，提供了RF、RF/2、RF/4等可编程系统时钟频率输出。 3. **全面的协议支持**：TRF7970A内置了对ISO15693、ISO18000-3、ISO14443A/B、Felica等RFID标准的完整协议处理，以及NFCIP-1(ISO/IEC 18092)和NFCIP-2(ISO/IEC 21481)的NFC标准。 4. **兼容不同速率**：它能够处理106kbps、212kbps、424kbps的传输速率，适用于各种不同的通信速度需求。 5. **集成稳压器**：为微控制器(MCU)、外部设备和指示器提供集成的电压稳压器输出，最大电流可达20mA。 6. **编程功能**：包括可编程调制深度编码器、解码器和数据帧组装，支持NFC发送方、有源和无源操作。 7. **防干扰和性能监测**：具备消除“读取漏洞”和检测附近读取器系统或无源目标操作的功能，以及接收信号强度指示器，能有效处理环境噪声和频带内的干扰。 8. **NFC无源应答机仿真**：支持NFC无源应答机操作，可以模拟无源RFID标签的行为。这款芯片的广泛应用领域包括智能卡、门禁系统、支付系统、手机NFC应用等，其高度集成和灵活性使得设计人员能够轻松地在各种NFC和RFID系统中实现高效的通信功能。

MUX

RX_IN1

RX_IN2

PHASE&

AMPLITUDE

DETECTOR

GAIN

RSSI

(AUX)

LOGIC

LEVEL SHIFTER

STATE

CONTROL

LOGIC

[CONTROL

REGISTERS &

COMMAND

LOGIC]

128 BYTE

FIFO

MCU

INTERFACE

VDD_I/O

I/O_0

I/O_1

I/O_2

I/O_3

I/O_4

I/O_5

I/O_6

I/O_7

IRQ

SYS_CLK

DATA _CLK

ISO

PROTOCOL

HANDLING

DECODER

RSSI

(EXTERNAL)

PHASE&

AMPLITUDE

DETECTOR

GAIN

RSSI

(MAIN)

FILTER

& AGC

DIGITIZER

BIT

FRAMING

SERIAL

CONVERSION

CRC & PARITY

TRANSMITTER ANALOG

FRONT END

TX_OUT

VDD_PA

VSS_PA

DIGITAL CONTROL

STATE MACHINE

CRYSTAL / OSCILLATOR

TIMING SYSTEM

EN2

ASK/OOK

MOD

OSC_IN

OSC_OUT

VOLTAGE SUPPLY REGULATOR SYSTEMS

[SUPPLY REGULATORS , REFERENCE VOLTAGES ]

VSS_A

VSS_RF

VDD_RF

VDD_X

VSS_D

VSS

VIN

VDD_A

BAND_GAP

RF Level

Detector

TRF7970A

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5 详详细细系系统统描描述述

5.1 系系统统方方框框图图

图 5-1显示了一个TRF7970A的方框图。

图图 5-1. 系系统统方方框框图图

5.2 电电源源

TRF7970A正电源输入 V

（引脚 2）为 3 个内部稳压器提供输出电压 V

DD_RF

，V

DD_A

和 V

DD_X

。所有稳压

器使用外部旁路电容器用于电源噪音过滤并必须如参考电路原理图中指示的那样进行连接。这些稳压器提供

一个 RFID 读取器系统所需的高电源抑制比 (PSRR)。通过 V

（引脚2）为所有稳压器供电。

这些稳压器并不是独立的并且在寄存器 0x0B 中有公共控制位用于输出电压设置。这些稳压器可被配置运行

在自动或者手动模式下（寄存器 0x0B，位 7）。自动稳压器设置模式确保 PSRR 和 RF 输出的最高可能电

源电压之间达到最优折中方案（为了保证最大 RF 功率输出）。手动模式允许用户手动配置此稳压器的设

置。

5.2.1

电电源源安安排排

稳稳压压器器电电源源输输入入：：V

在 V

（引脚2）上的正电源具有一个范围为 2.7V 至 5.5V 的输入电压。V

用输出电压V

DD_RF

，

DD_A

和V

DD_X

为 3 个内部稳压器提供电源输入源。必须使用过滤电源噪音的外部旁路电容器（根据参考电路原理

图）。

注注

必须是提供给TRF7970A的最高电压。

RF 功功率率放放大大器器调调节节器器：：V

DD_RF

详细系统描述

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DD_RF

（引脚3）稳压器正在为此 RF 功率放大器供电。此电压稳压器可被设定为 5V 或者 3V 运行。必须

使用过滤电源噪音的外部旁路电容器（根据参考电路原理图）。当被配置为 5V 手动运行模式时，V

DD_RF

输

出电压可在 4.3V 至5V 范围内设定（步长100mV）。在 3V 手动运行模式下，输出可编程范围为 2.7V 至

3.4V（步长100mV）。 5V 运行下的最大输出电流能力为 150mA 而在3V 运行下，这个值为 100mA。

模模拟拟电电源源稳稳压压器器：：V

DD_A

稳压器 V

DD_A

（引脚1）为此器件的模拟电路供电。输出电压设置取决于输入电压并可被设定为 5V 和 3V 运

行。当被配置为 5V 手动运行时，此输出电压固定在3.4V 上。必须使用过滤电源噪音的外部旁路电容

器（根据参考电路原理图）。在 3V 手动运行模式下，V

DD_A

输出设定范围为 2.7V 至 3.4V（步

长100mV）（见表 5-2）。

注意：V

DD_A

和 V

DD_X

稳压器的配置互相关联。 V

DD_A

的输出电流不应超过 20mA。

数数字字电电源源稳稳压压器器：：V

DD_X

数字电源稳压器 V

DD_X

（引脚32）为内部数字组成部件供电并且还可为读取器系统内的外部电子元件供电。

在 3V 手动运行模式下，输出设定范围为2.7V至3.4V（步长100mV）。必须使用过滤电源噪音的外部旁路

电容器（根据参考电路原理图）。

注意：V

DD_A

和V

DD_X

稳压器的配置互相关联。 V

DD_X

的输出电流不应超过20mA。

RF 功率放大器调节器 (V

DD_RF

)，模拟电源稳压器 (V

DD_A

) 和数字电源稳压器( V

DD_X

) 可被配置为运行在

节 5.2.2中描述的自动或者手动模式下。自动稳压器设置模式确保 PSRR 和最高可能电源电压之间达到最优

折中方案以保证最大 RF 功率输出。

默认条件下，此稳压器被设定在自动稳压器设置模式。在这个模式下，稳压器每次通过将 EN 设置为高电平

或者每次将寄存器 0x0B 中的自动稳压器设置位，B7，设定为 1 来自动将系统激活。此动作开始于 0 到 1

转换时。这意味着，如果用户想从自动设置位已经是高电平的状态来重新运行这个自动设置，自动设置

位（寄存器 0x0B 中的 B7 位）应该被改变：1-0-1。

在默认情况下，此稳压器设置算法将稳压器输出设定为一个比 V

低250mV的“三角接线电压”，但此电压最

多比 V

DD_RF

高 5V，比V

DD_A

和 V

DD_A

高 3.4V。自动稳压器模式中的 “三角接线电压” 可被增高至最高

400mV（细节请参见寄存器 0x0B 中的位 B0 和位 B2）。

功功率率放放大大器器电电源源：：V

DD_PA

TRF7970A的功率放大器由 V

DD_PA

（引脚 4）供电。用于 RF 功率放大器的正电源引脚外部连接至稳压器输

出 V

DD_RF

（引脚3）。

I/O 电电平平转转换换器器电电源源：：V

DD_I/O

TRF7970A具有一个为内置 I/O 电平转换器供电的独立电源输入 V

DD_I/O

（引脚 6）。支持的输入电压范围为

1.8V 至V

，不超过5V。引脚16用于为I/O 接口引脚（I/O_0 至 I/O_7），IRQ，SYS_CLK，和读取器的

DATA_CLK 引脚供电。在典型应用中， V

DD_I/O

直接连接至 V

DD_X

，同时 V

DD_X

也为 MCU 供电。这样确保

了 MCU 的 I/O 信号电平与TRF7970A的逻辑电平相匹配。

负负电电源源连连接接：： V

，，V

SS_TX

，，V

SS_RX

，，V

SS_A

，，V

SS_PA

每个功能块的负电源连接V

SS_X

全部外部连接至 GND。

基板连接为 V

（引脚10），模拟负电源是 V

SS_A

（引脚5），逻辑负电源为 V

SS_D

（引脚29），RF 输出级

负电源为V

SS_PA

（引脚6），以及 RF 接收器的负电源 V

SS_RX

（引脚7）。

5.2.2

电电源源稳稳压压器器设设置置

需要选择读取器的输入电源电压模式。这一操作由在芯片状态控制寄存器 (0x00) 中完成。寄存器 0x00 的

位 0 在 5V 或者 3V 输入电源电压中进行选择。默认配置为 5V，反映出运行电源电压范围为4.3V 至 5.5V。

如果电源电压低于 4.3V，则应使用 3V 配置。

多种稳压器可被配置为运行在自动或者手动模式下。这一操作由表 5-1和表 5-2中显示的稳压器和I/O 寄存

器 (0x0B) 完成。

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表表 5-1. 电电源源电电压压设设置置：：5V 系系统统

寄寄存存器器地地址址稳稳压压器器控控制制寄寄存存器器中中的的选选项项位位

(1)

（（十十六六进进注注解解

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

制制））

自自动动模模式式（（默默认认模模式式））

0B 1 x x x x x 1 1 自动稳压器设置 250mV 压差

0B 1 x x x x x 1 0 自动稳压器设置 350mV 压差

0B 1 x x x x x 0 0 自动稳压器设置 400mV 压差

手手动动模模式式

0B 0 x x x x 1 1 1 V

DD_RF

= 5 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 1 1 0 V

DD_RF

= 4.9 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 1 0 1 V

DD_RF

= 4.8 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 1 0 0 V

DD_RF

= 4.7 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 0 1 1 V

DD_RF

= 4.6 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 0 1 0 V

DD_RF

= 4.5 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 0 0 1 V

DD_RF

= 4.4 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 0 0 0 V

DD_RF

= 4.3 V， V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

(1) x = 无关值

表表 5-2. 电电源源稳稳压压器器设设置置：：3V 系系统统

寄寄存存器器地地址址稳稳压压器器控控制制寄寄存存器器中中的的选选项项位位

(1)

（（十十六六进进注注解解

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

制制））

自自动动模模式式（（默默认认模模式式））

0B 1 x x x x x 1 1 自动稳压器设置 250mV 压差

0B 1 x x x x x 1 0 自动稳压器设置 350mV 压差

0B 1 x x x x x 0 0 自动稳压器设置 400mV 压差

手手动动模模式式

0B 0 x x x x 1 1 1 V

DD_RF

= 3.4 V，V

DD_A

= 3.4 V，V

DD_X

= 3.4 V

0B 0 x x x x 1 1 0 V

DD_RF

= 3.3 V，V

DD_A

= 3.3 V，V

DD_X

= 3.3 V

0B 0 x x x x 1 0 1 V

DD_RF

= 3.2 V，V

DD_A

= 3.2 V，V

DD_X

= 3.2 V

0B 0 x x x x 1 0 0 V

DD_RF

= 3.1 V，V

DD_A

= 3.1 V，V

DD_X

= 3.1 V

0B 0 x x x x 0 1 1 V

DD_RF

= 3.0 V，V

DD_A

= 3.0 V，V

DD_X

= 3.0 V

0B 0 x x x x 0 1 0 V

DD_RF

= 2.9 V，V

DD_A

= 2.9 V，V

DD_X

= 2.9 V

0B 0 x x x x 0 0 1 V

DD_RF

= 2.8 V，V

DD_A

= 2.8 V，V

DD_X

= 2.8 V

0B 0 x x x x 0 0 0 V

DD_RF

= 2.7 V，V

DD_A

= 2.7 V，V

DD_X

= 2.7 V

(1) x = 无关值

此稳压器配置功能默认将稳压器输出调节为低于V

电平 250mV，但是不比V

DD_RF

高过 5V，不比

DD_A

和V

DD_X

高 4.3V。这样确保了 RF 输出级的最高可能电源电压，而同时又保持一个足够的 PSRR（电源抑制

比）。

为了进一步改进 PSRR，有可能将 V

DD_X

DD_A

上目标电压压差由默认值增加到 350mV 或者到400mV（更

多细节请见稳压器以及表 5-1和表 5-2中定义的 I/O 控制寄存器 (0x0B)）。

5.2.3

功功率率模模式式

此芯片具有几个功率状态，这些状态由 2 个输入引脚（EN 和 EN2）以及芯片状态控制寄存器(0x00) 内的几

个位进行控制（参见表 5-3）。

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表表 5-3. 功功率率模模式式

(1)

芯芯片片状状态态稳稳压压器器控控 SYS_CLK 典典型型功功率率时时间间

SYS_CLK 典典型型电电流流

模模式式 EN2 EN 控控制制寄寄存存制制寄寄存存器器发发射射器器接接收收器器 (13.56 V

DD_X

输输出出（（从从之之前前的的

(60 kHz) (mA)

器器 (0x00) (0x0B) MHz) (dBm) 状状态态））

5VDC 下的模式

X 1 21 07 ON ON ON X ON 105 23 大约20-25µs

4（全功率）

3.3VDC 下的模式

X 1 20 07 ON ON ON X ON 68 17

4（全功率）

5VDC 下的模式

X 1 31 07 ON ON ON X ON 82 20 大约20-25µs

3（半功率）

3.3VDC 下的模式

X 1 30 07 ON ON ON X ON 53 14

3（全功率）

5VDC 下的模式 2 X 1 03 07 OFF ON ON X ON 13 — 大约20-25µs

3.3VDC 下的模式 2 X 1 02 00 OFF ON ON X ON 10 —

5VDC 下的模式 1 X 1 01 07 OFF OFF ON X ON 5 — 大约20-25µs

3.3VDC 下的模式 1 X 1 00 00 OFF OFF ON X ON 3

5VDC 下的待机模式 X 1 81 07 OFF OFF ON X ON 3 — 4.8ms

3.3VDC 下的待机模

X 1 80 00 OFF OFF ON X ON 2 —

式

断电模式 2（睡眠） 1 0 X X OFF OFF OFF ON ON 0.120 — 1.5ms

断电模式 1（全PD） 0 0 X X OFF OFF OFF OFF OFF <0.001 — 开始

(1) X = 无关值

表 5-3显示了使用 5V 或者 3V 系统电源时的针对不同功率模式的配置主读取器启用信号为引脚 EN。当 EN

被设定为高电平时，所有的读取器稳压器被启用，此 13.56MHz 振荡器运行并且SYS_CLK（外部微控制器

的输出时钟）也可用。

输入引脚 EN2 有 2 个功能：

• 从 EN2 到 V

的直接连接确保了稳压电源 V

DD_X

的可用性并确保了用于外部 MCU 的辅助时钟信

号（60KHz，SYS_CLK）。这个模式 (EN = 0, EN2 = 1) 用于 MCU 也由读取器电源稳压器 (V

DD_X

) 供

电并且 MCU 时钟由读取器的 SYS_CLK 输出提供的系统。这使得睡眠期间，MCU 电源和时钟可用。

• EN2 使读取器系统能够从完全断电状态中启动(EN = 0，EN2 = 0)。在这个情况下，EN 输入由完全断电

期间没有电源电压（因此不能控制 EN 输入）的 MCU（或者其它系统器件）控制。应用于 EN2 输入上

的上升沿（接近 1V 阀值电平）启动读取器电源系统和 13.56MHz 振荡器（与条件 EN = 1 一样）。

当用户 MCU 正在控制 EN 和 EN2 时，在 EN和 EN2 之间必须使用 5ms 延迟。如果 MCU 只由 EN 控制，

建议将 EN2 连接至V

或者接地，这取决于应用MCU 对于 V

DD_X

和 SYS_CLK 的需求。

注注

由于会引起误操作，启动时不应使 EN= 1 和EN2 = 1 并行。

在所有稳压器和 13.56MHz 振荡器稳定之前，这个启动模式将持续。如果 EN 输入被 MCU（或者其它系统

器件）设定为高电平 (EN = 1)，此读取器保持激活状态。如果在 SYS_CLK 输出从辅助时钟 (60kHz) 切换

到高频时钟（来自晶体振荡器）的100µs之内EN 输入没有被设定为高电平，则此读取器系统返回完全断电

模式 1。通过使用一个按钮开关或者发送一个单一脉冲，这个选项可被用于将读取器系统从完全断电（PD

模式 1）中唤醒。

在读取器 EN 线路为高电平之后，在芯片状态控制寄存器 (0x00) 中的控制位选择其它的功率模式。表 5-3

中列出了功率模式选项和状态。

当 EN 被设定为高电平（或者在EN2的上升沿并且然后被 EN = 1 确认），电压稳压器被激活并且

13.56MHz 振荡器启动。当电源和振荡器频率已稳定，SYS_CLK 输出被从 60kHz 的辅助频率切换至来自晶

体振荡器的13.56MHz 频率。在这点上，读取器可进行通信并执行所需任务。然后此 MCU 可对芯片状态控

制寄存器 0x00 进行编程并通过对附加寄存器进行编程来选择运行模式。

• 待机模式（寄存器 0x00 的位 7 = 1），此读取器能够在 100µs 恢复到完全运行。

• 模式 1（RF 输出禁用，寄存器 0x00 的位 5 = 0 并且位 1 = 0 的激活模式）是一个低功率模式，此模式

使得读取器能够在 25µs 内恢复到完全运行。

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TRF7970A NFC/RFID收发器集成电路详解

基于TRF7970A,MSP430F2370的RFID/NFC工程

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zhca427_非接触式NFC_引导加载程序[BSL]_使用MSP430_和TRF7970A1

TRF7960数据手册

TRF7970A RFID与NFC集成收发器技术规格

TRF7970A：13.56MHz RFID与NFC全集成收发器

TRF7970A：13.56MHz NFC/RFID多协议收发器

stm32开发TRF7970A P2P模式的程序

如何设置trf7970A在P2P工作模式下的初始化配置

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