STMicroelectronics ST25R300 NFC读卡器是一款高性能通用器件，支持NFC启动器、目标、读卡器和卡仿真模式。ST25R300设计用于符合EMVCo^®^ PCD 3.2a模拟和数字标准，优化用于最具挑战性的POS终端应用。

数据手册：*附件：STMicroelectronics ST25R300 NFC读卡器数据手册.pdf

STMicro ST25R300 NFC读卡器支持快速EMVCo认证周期（即使在苛刻的条件下），天线位于嘈杂的LCD后面。该器件包括一个高级模拟前端 (AFE) 和一个高度集成的数据组帧系统，用于读卡器NFC A/B (ISO14443A/B,包括更高比特率）、NFC-F (FeliCover™)、高达212 kbps的NFC-V (ISO15693) 以及NFC-A/NFC-F卡仿真。AFE和框架系统的特殊低电平模式可以在读卡器或卡仿真操作中执行其他定制协议。该器件具有高射频 (RF) 功率和动态功率输出，可直接高效地驱动天线。即使使用门禁控制中的小天线尺寸和EMVCo读取器，读卡器也能实现较大的交互距离。该器件通过测量I和Q通道来提供远距离和低功耗卡检测，代表天线信号的真实和想象部分。这种方法可最大限度降低功耗。

ST25R300设计用于在2.7 V至6.0 V宽电源电压范围内工作，环境温度范围为-40 °C至+105 °C，外设I/O电压范围宽1.65 V至5.5 V）。该器件将高射频输出功率、低功耗模式和宽电源范围相结合，非常适合用于所有NFC应用。

特性

• 工作模式
  • 读卡器/写卡器
  • 卡仿真
• 射频通信－读卡器/写卡器
  • EMVCo PCD 3.2a模拟和数字兼容
  • NFC-A/ISO/IEC 14443 A，高达848kb/s
  • NFC-B/ISO/IEC 14443 B，高达848kb/s
  • NFC-V/ISO/IEC 15693，高达212kb/s
  • NFC-F/FeliCa高达424kb/s
  • 低电平模式，可实施符合MIFARE Classic ^®^ 标准和其他定制协议（Kovio BC、CTS、B'）
• 电气特性
  • 宽电源电压范围：2.7 V至6.0 V
  • 宽外设通信电源范围：1.65 V至5.5 V
  • 宽环境温度范围：-40 °C至+105 °C
  • 石英振荡器能够搭配27.12 MHz晶体工作，具有快速启动功能
• 射频通信－卡仿真
  • NFC-A/ISO/IEC 14443 A 106kb/s
  • NFC-F/FeliCa 212kbit/424kb/s
• 主要特性
  • 无源P2P模式
  • NFC Forum标准通用器件
  • USI WLC读卡器器件
  • 低功耗电感式卡片检测
  • 带基带通道求和的I/Q解调器
  • 动态功率输出 (DPO) 控制磁场强度，以保持在给定限值内（软件特性）
  • 有源波形整形 (AWS) 可减少过冲和下冲
  • 噪声抑制接收器 (NSR) 支持在嘈杂环境中接收
  • 串行外设接口 (SPI) 高达10Mb/s
  • 可以驱动一根差分或两根独立的单端天线

框图

系统示意图

ST25R300 NFC读卡器技术解析与应用指南

一、ST25R300概述

ST25R300是意法半导体(STMicroelectronics)推出的一款高性能NFC通用设备，支持NFC发起方(NFC Initiator)、NFC目标(NFC Target)、NFC读写器(NFC Reader)和NFC卡模拟(Card Emulation)多种工作模式。该器件采用UQFPN32封装(5×5mm)，专为支付终端、消费电子和工业应用设计，具有出色的EMVCo® PCD 3.2a模拟和数字合规性。

主要特性

• ‌多协议支持‌：完整支持NFC-A/ISO/IEC 14443A(最高848kbit/s)、NFC-B/ISO/IEC 14443B(最高848kbit/s)、NFC-V/ISO/IEC 15693(最高212kbit/s)和NFC-F/FeliCa™(最高424kbit/s)
• ‌低功耗设计‌：集成低功耗感应卡检测功能，支持动态功率输出(DPO)控制场强
• ‌高性能接收‌：I/Q解调器带基带通道求和，噪声抑制接收器(NSR)可在嘈杂环境中可靠工作
• ‌灵活接口‌：SPI接口最高支持10Mbit/s通信速率
• ‌宽工作范围‌：供电电压2.7-6.0V，环境温度-40至+105°C

二、关键功能模块分析

1. 射频通信系统

ST25R300的射频前端包含两个关键子系统：

‌发射机特性‌：

• 支持差分或单端天线配置
• 可编程输出阻抗(通过d_res和md_res寄存器配置)
• 支持OOK和AM两种调制方式
• 内置动态功率输出(DPO)控制，确保场强符合规范要求

‌接收机特性‌：

• I/Q双通道解调架构
• 三级可编程增益放大器(总增益最高49dB)
• 数字可调带通滤波器(80kHz-380kHz)
• 自动增益控制(AGC)和静噪(Squelch)功能
• 接收信号强度指示(RSSI)

2. 工作模式管理

器件支持四种主要操作模式：

1. ‌ 复位模式(RESET) ‌：最低功耗状态，所有模块关闭
2. ‌ 掉电模式(PD) ‌：保持SPI通信能力，静态电流极低
3. ‌ 唤醒模式(WU) ‌：周期性检测卡片存在，实现低功耗感应
4. ‌ 就绪模式(RD) ‌：全功能工作状态，支持所有通信协议

模式转换通过Operation寄存器(地址00h)控制，典型启动序列为：PD→WU→RD。

三、典型应用设计

1. 支付终端设计要点

对于EMVCo合规的支付终端应用，需特别注意：

• 天线匹配网络设计需满足Q因子和带宽要求
• 动态功率控制(DPO)参数校准
• 接收路径增益设置(afe_gain_rw)
• 调制深度调整(am_mod)符合ISO/IEC 14443标准

典型电路配置包括：

• 27.12MHz晶体振荡器(推荐负载电容12pF)
• 天线匹配网络(通常为π型或T型)
• 适当的去耦电容(每电源引脚至少100nF)

2. 卡模拟模式实现

ST25R300支持NFC-A和NFC-F卡模拟功能：

‌关键配置步骤‌：

1. 设置CE内存中的NFCID和响应数据
2. 配置CE调制参数(ce_res, cem_res)
3. 启用自动响应功能(en_106_ac_a, en_212/424_1r)
4. 设置GPIO/TAD引脚用于天线调谐切换

‌低功耗检测优化‌：

• 合理设置唤醒定时器周期(wut)
• 调整I/Q通道参考值(i_ref, q_ref)和差值(i_diff, q_diff)
• 启用自动平均参考(iq_aaref=1)

四、寄存器配置指南

ST25R300通过丰富的寄存器集提供灵活配置：

关键寄存器组

1. ‌协议配置寄存器‌
   • Tx Protocol Register 1(15h)：设置传输编码、CRC生成
   • Rx Protocol Register 1(17h)：配置接收参数如SOF/EOF检测
2. ‌功率控制寄存器‌
   • VDD_DR Regulator Config(02h)：调整驱动器供电电压
   • Tx Driver Config(03h)：设置驱动阻抗和调制参数
3. ‌定时器配置‌
   • NRT/GPT寄存器组(22h-26h)：配置无响应定时器和通用定时器
   • Wake-up控制寄存器(27h-29h)：优化低功耗检测时序

五、设计注意事项

1. ‌热管理‌：连续工作时监控结温，确保不超过125°C
2. ‌电源设计‌：建议VDD和VDD_TX使用同一电源，VDD_IO根据MCU接口电平选择
3. ‌ESD防护‌：天线接口需添加TVS二极管，ESD等级至少8kV接触放电
4. ‌PCB布局‌：
   • 保持天线走线对称
   • 缩短VDD_DR去耦电容走线
   • 确保地平面完整