深入剖析M24SR02-Y：动态NFC/RFID标签IC的卓越之选

在当今的电子技术领域，NFC/RFID技术的应用日益广泛，为各种智能设备和系统带来了便捷与高效的通信方式。M24SR02-Y作为一款动态NFC/RFID标签IC，凭借其独特的功能和出色的性能，成为了众多电子工程师的首选。今天，我们就来深入剖析M24SR02-Y，探索它的奥秘。

文件下载：M24SR02-YMN6T 2.pdf

一、产品概述

M24SR02-Y属于ST25家族，该家族涵盖了意法半导体（STMicroelectronics）的所有NFC/RFID标签和读取器产品。它是一款具有双接口的动态NFC/RFID标签IC，内置了2-Kbit的EEPROM，支持NFC Forum Type 4 Tag标准，并且具备I²C接口。这意味着它既可以通过I²C接口进行通信，也可以通过13.56 MHz的RFID读取器或NFC手机与外界交互。

产品特性

1. 宽温度范围：支持从 - 40 °C 到 85 °C 的工作温度范围，适应各种恶劣的工作环境。
2. I²C接口：采用两线制的I²C串行接口，支持1 MHz的通信协议，能够实现高速、稳定的数据传输。
3. 单电源供电：工作电压范围为2.7 V 到 5.5 V，只需单一电源即可满足其工作需求。
4. 丰富的通信协议支持：支持NFC Forum Type 4 Tag和ISO/IEC 14443 Type A标准，具备106 Kbps的数据传输速率，内置25 pF的调谐电容。
5. 大容量EEPROM：拥有256字节（2-kbit）的EEPROM，支持NDEF数据结构，数据保留时间长达200年，写入耐久性在25 °C时可达100万次，在85 °C时可达60万次。
6. 安全保护：具有7字节的唯一标识符（UID）和128位的密码保护功能，保障数据的安全性。

二、功能模式

M24SR02-Y具有三种功能模式，不同模式的区别在于电源供应来源。

I²C模式

在此模式下，M24SR02-Y由Vcc供电，I²C接口连接到设备，I²C主机可以与M24SR02-Y进行通信。

标签模式

设备由RF场供电，可与RF主机（如RFID读取器或NFC手机）进行通信。此时，用户内存只能通过RF命令进行访问。

双接口模式

RF和I²C接口都连接到M24SR02-Y，RF或I²C主机都可以与设备进行通信。电源供应和访问管理由M24SR02-Y自身完成。

三、信号描述

串行时钟（SCL）

作为输入信号，用于同步设备的数据输入和输出。在某些应用中，若需要从设备同步总线到较慢的时钟，总线主设备需采用开漏输出，并连接上拉电阻。不过，在大多数应用中，若总线主设备采用推挽输出，则无需上拉电阻。

串行数据（SDA）

这是一个双向信号，用于在设备和外部之间传输数据。它是开漏输出，可以与总线上的其他开漏或集电极开路信号进行线或操作。使用时，需要连接一个上拉电阻到Vcc。

天线线圈（AC0, AC1）

用于将设备连接到外部线圈，使用时应避免连接其他直流或交流路径。当线圈正确调谐后，可以使用NFC Forum Type 4命令访问设备。

接地（VSS）

VSS是所有引脚（包括AC0和AC1）的Vcc电源电压的参考点。

电源电压（Vcc）

该引脚可连接到外部直流电源，内部电压调节器可使施加在Vcc上的外部电压为M24SR02-Y供电。在选择和操作设备时，需要确保Vcc电压在规定范围内，并保持稳定。

RF禁用

此输入信号用于禁用RF通信。当Vcc引脚电压低于POR电平或未连接时，内部下拉电阻会将该引脚拉低，激活RF模拟前端；当Vcc引脚电压高于POR电平时，I²C主机需要设置该引脚来启用或禁用RF通信。在双接口模式下，该引脚不能浮空。

通用输出（GPO）

GPO是一个开漏引脚，需要连接外部上拉电阻。它是一个可配置的输出信号，默认配置为会话打开状态。其行为与I²C或RF会话的激活状态以及用户选择的模式相关。用户可以根据需求选择不同的配置，如会话打开、NDEF消息更新中、写入中、中断、I²C响应就绪、状态模式和RF繁忙等。

四、内存管理

内存结构

M24SR02-Y的内存由三个文件组成：CC（能力容器）文件、NDEF文件和系统文件。系统文件包含设备的配置信息，CC文件提供关于设备本身和NDEF文件的信息，NDEF文件则存储用户数据。

文件标识符

不同的文件有对应的标识符，用于在选择命令中选择文件。例如，系统文件的标识符为0xE101，CC文件为0xE103，NDEF文件为0x0001。

访问权限

NDEF文件可以进行读写访问锁定，并且受128位密码保护。读写访问权限由CC文件中的两个字节定义，状态包括无安全访问、锁定和未授权等。用户可以通过特定的命令来更改读写访问权限。

五、通信机制

主从关系

M24SR02-Y在I²C总线或RF通道上作为从设备，等待I²C主设备或RF主机发送命令后再进行响应。

会话机制

M24SR02-Y采用令牌系统，令牌有RF和I²C两种可能的值。当令牌分配给一个接口时，设备不能与另一个主机进行通信。RF令牌在防冲突完成后分配给RF接口，释放条件包括RF场切断、接收到取消选择命令或I²C主机发送KillRFsession命令。I²C令牌在I²C主机发送正确的设备选择命令后分配，释放条件包括Vcc引脚断电或接收到I²C令牌释放序列。

六、命令集

M24SR02-Y的命令集可以分为不同的命令家族，包括NFC Forum Type 4 Tag命令集、ISO/IEC 7816-4命令集和专有命令集。大部分命令在RF和I²C接口上是通用的，也有一些特定于RF或I²C接口的命令。

命令格式

命令使用三种数据格式进行交换：I-Block用于交换命令和响应，R-Block用于交换正/负确认信息，S-Block用于交换控制信息，如取消选择命令或帧等待扩展命令。

具体命令

不同的命令集包含各种具体的命令，如选择NDEF标签应用、选择CC文件、选择NDEF文件、读取二进制数据、更新二进制数据等。每个命令都有其特定的格式和功能，使用时需要根据需求选择合适的命令。

七、设备操作

RF设备操作

在RF模式下，M24SR02-Y支持NFC-A技术和Type 4A标签平台的命令集。打开RF会话需要在完成防冲突过程并获取ATS响应后，发送选择应用命令；关闭RF会话可以通过发送S(DES)命令或关闭RF场来实现。

I²C设备操作

M24SR02-Y支持I²C协议，作为从设备参与通信。I²C通信基于命令和响应的交换，需要满足特定的起始和停止条件。打开I²C会话可以通过发送GetSession命令或KillRFsession命令，关闭I²C会话则有多种方式，如关闭Vcc电源、发送I²C令牌释放序列、等待I²C看门狗或I²C时钟周期超时等。

八、功能流程

文档中还介绍了一些访问内存和管理保护的功能流程，如选择NDEF消息、读取NDEF消息、读取锁定的NDEF文件、锁定和解锁NDEF文件、设置NDEF文件为只读状态、更改NDEF密码、更改文件类型和更新NDEF文件等。这些流程详细说明了如何通过命令和操作来实现相应的功能，为工程师提供了清晰的操作指南。

九、参数与封装信息

参数信息

文档提供了M24SR02-Y的各种参数信息，包括I²C直流和交流参数、GPO参数、写周期定义和RF电气参数等。这些参数对于工程师在设计电路和评估设备性能时非常重要，需要根据实际应用需求进行合理选择和调整。

封装信息

M24SR02-Y提供了多种封装形式，如SO8、TSSOP8和UFDFPN8等。每种封装都有其特定的尺寸和机械数据，工程师在设计PCB时需要根据封装信息进行布局和布线，以确保设备的正常安装和使用。

M24SR02-Y是一款功能强大、性能稳定的动态NFC/RFID标签IC，适用于各种需要近距离通信和数据存储的应用场景。通过深入了解其功能、特性、通信机制和操作流程，电子工程师可以充分发挥其优势，设计出更加优秀的产品。你在实际使用M24SR02-Y的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。