AT90SCR100：智能卡讀卡器8位微控制器的卓越之選

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代，智能卡和智能卡讀卡器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，如醫(yī)療保健、USB令牌、密碼生成器、門禁控制、筆記本電腦、機頂盒和支付終端等。這些應(yīng)用對通信接口的集成要求日益復(fù)雜，而Atmel公司的AT90SCR100微控制器憑借其強大的功能和出色的性能，成為了滿足這些需求的理想選擇。

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一、AT90SCR100的一般特性

高性能低功耗

AT90SCR100采用AVR? 8位微控制器，具備先進的RISC架構(gòu)。它擁有131條強大的指令，大部分指令可在單時鐘周期內(nèi)執(zhí)行，32個8位通用工作寄存器，在16MHz時鐘頻率下可實現(xiàn)高達16MIPS的吞吐量，還集成了片上2周期乘法器，在性能與功耗之間取得了出色的平衡。

非易失性存儲器

該微控制器配備了64K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)自編程閃存，具有10,000次的寫入/擦除循環(huán)耐力；4K字節(jié)的EEPROM，包含128字節(jié)的一次性可編程存儲器，耐力高達100,000次寫入/擦除循環(huán)；4K字節(jié)的內(nèi)部SRAM，還有可選的引導(dǎo)代碼部分，可通過片上引導(dǎo)加載程序進行系統(tǒng)內(nèi)編程。

接口豐富

• JTAG接口：符合IEEE std. 1149.1標準，具備邊界掃描能力，提供廣泛的片上調(diào)試支持，可通過JTAG接口對閃存、EEPROM、熔絲和鎖定位進行編程，還能通過OTP編程鎖定JTAG以保障軟件安全。
• ISO7816 UART接口：完全符合EMV、GIE - CB和WHQL標準，可編程ISO時鐘范圍從1MHz到4.8、6、8或12MHz，具備卡插入/移除檢測及自動停用序列，可編程波特率發(fā)生器范圍從372到3個時鐘周期，支持同步/異步協(xié)議T = 0和T = 1，具有直接或反向約定，能在奇偶校驗錯誤時自動重復(fù)字符，還有32位等待時間計數(shù)器和16位保護時間計數(shù)器/塊保護時間計數(shù)器，內(nèi)部升壓/降壓轉(zhuǎn)換器可根據(jù)不同類別提供可編程電壓輸出。
• USB接口：USB 2.0全速設(shè)備模塊，完全符合通用串行總線規(guī)范Rev 2.0，支持高達12Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，端點0用于控制傳輸，最大可達64字節(jié)，有8個可編程端點，支持IN或OUT方向以及批量、中斷或同步傳輸，其中3個可編程端點具有64x2字節(jié)的雙緩沖，支持暫停/恢復(fù)中斷和遠程喚醒，具備上電復(fù)位和USB總線復(fù)位功能。

二、外設(shè)特性

定時器/計數(shù)器

AT90SCR100擁有一個8位定時器/計數(shù)器，具備獨立預(yù)分頻器、比較模式和PWM通道；另一個8位定時器/計數(shù)器，具備獨立預(yù)分頻器、比較模式和獨立振蕩器上的實時計數(shù)器；還有一個16位定時器/計數(shù)器，具備獨立預(yù)分頻器和比較模式。

其他外設(shè)

它還配備了硬件看門狗、硬件AES 128/256引擎和隨機數(shù)生成器（RNG），通信外設(shè)包括高速主/從SPI串行接口（最高可達20MHz）、2線串行接口、USART接口（最高可達2Mbps）和標準SPI接口，方便與大多數(shù)RF前端芯片進行通信。

三、特殊特性

復(fù)位與檢測

具備上電復(fù)位和欠壓檢測功能，內(nèi)部校準振蕩器可提供穩(wěn)定的時鐘源，擁有外部和內(nèi)部中斷源，支持五種睡眠模式：空閑、省電、掉電、待機和擴展待機，還能在低于固定電平的情況下進行電源監(jiān)控并產(chǎn)生中斷。

鍵盤與LED接口

具備高達5x4矩陣管理能力的鍵盤接口，支持按鍵事件中斷和喚醒功能，最多有4個可編程I/O端口，最多4個LED輸出，可編程電流源為2或4mA（在仿真模式下不可用），每個IC在生產(chǎn)時都有特定且唯一的序列號。

四、工作參數(shù)

溫度與電壓

其工作溫度范圍為工業(yè)級（-40°C至+85°C），核心工作電壓為2.4 - 5.5V，DC/DC工作電壓為2.7 - 5.5V，最大時鐘輸入頻率為8MHz。

五、封裝與引腳配置

AT90SCR100提供兩種封裝配置，以滿足不同需求：

• 32引腳低引腳數(shù)封裝：適用于小型嵌入式系統(tǒng)，如AT90SCR100L和AT90SCR100LS。
• 64引腳全引腳數(shù)封裝：適用于高性能高級讀卡器，如AT90SCR100H，全引腳數(shù)封裝僅支持QFN類型，需將所有Vss信號連接到e - pad，并確保其完全焊接在最終PCB的接地平面上。

六、典型應(yīng)用與注意事項

典型應(yīng)用電路

文檔中給出了典型應(yīng)用電路，包含了各種外部組件，如電阻、電容、電感和晶體等。這些組件的參數(shù)和作用都有詳細說明，例如USB Pad串行電阻R1、R2、R3、R4為22Ω +/- 10%，CIO上拉電阻R5為10KΩ +/- 10%（高速通信時可能需要），DCDC感測電阻Rs為200mΩ +/- 2% 125mW用于電流傳感和過流檢測等。

設(shè)計建議

為了確保AT90SCR100的性能和穩(wěn)定性，在設(shè)計過程中需要注意以下幾點：

• 為減少電路板寄生效應(yīng)，DCDC轉(zhuǎn)換器的外部組件應(yīng)盡可能靠近芯片引腳，理想情況下直接焊接在引腳上。
• 在選擇Rs值時，要考慮電路板寄生電阻，以確保正確的電流限制。
• CVcc和CVss線路必須具有非常低的電阻，采用短而寬的金屬線。
• R1、R2、R3和R4應(yīng)盡可能靠近芯片引腳放置。
• 將e - pad連接到地，如有可能連接到接地平面。

AT90SCR100以其豐富的功能、高性能和低功耗的特點，為智能卡讀卡器等應(yīng)用提供了一個優(yōu)秀的解決方案。電子工程師在設(shè)計相關(guān)產(chǎn)品時，可以充分利用其特性，結(jié)合合理的外部電路設(shè)計，開發(fā)出滿足各種需求的高性能設(shè)備。你在使用AT90SCR100進行設(shè)計時，是否遇到過一些特殊的挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。