探索TMS37157：低功耗低频接口设备的卓越之选

在电子设备设计领域，低功耗、高性能的设备一直是工程师们追求的目标。TMS37157作为一款集成了低频应答器接口、SPI接口和电源管理功能的设备，为配置、数据记录、传感器和远程控制等应用提供了理想解决方案。下面我们就来深入了解这款设备。

文件下载：tms37157.pdf

特性亮点

电源与功耗优势

TMS37157具有2V至3.6V的宽电源电压范围，这使得它能适应多种电源环境。在功耗方面表现卓越，其有源模式最大电流仅150μA，掉电模式电流更是低至60nA，非常适合对功耗要求苛刻的应用场景。

丰富的内存资源

它拥有121字节的用户内存，以及126字节的EEPROM。EEPROM不仅提供了121字节的可用用户内存，还包含32位唯一序列号和8位选择性地址。而且，EEPROM具有高度的灵活性，页面可不可逆锁定和保护，为数据存储和安全提供了可靠保障。

低频半双工接口

采用低频半双工（HDX）接口，在应答器通信中能实现最佳性能和高抗噪能力。特殊的选择性寻址模式支持防冲突功能，上行链路数据速率最高可达8kbit/s。通信采用下行链路幅度键控和上行链路频移键控，确保数据传输的准确与稳定。

便捷的通信接口

通过3线SPI接口，可方便地访问EEPROM，并与微控制器进行数据交换，为系统集成提供了便利。

小巧封装

采用0.6mm间距、4mm x 4mm的VQFN封装，在节省空间的同时，搭配少量外部组件即可实现成本效益高的设计。

应用领域广泛

无线无电池传感器接口

借助能量收集技术，微控制器和传感器可通过低频链路供电。数据能直接通过低频链路在基站和微控制器之间传输，无需电池支持，适用于一些难以更换电池的应用场景。

无电池配置内存

即使没有电池支持，也能对内存进行写入操作。当微控制器连接电池后，可读取内存内容用于配置，还能对内存进行写入，后续通过低频链路读取数据。

超低功耗数据记录器内存

在智能计量等应用中，微控制器可对内存进行写入操作，而且无需电池支持，就能通过低频接口读取内存数据。

多功能低频接口

作为微控制器的短距离射频接口，在其他频率不适用的情况下，能发挥重要作用。其超低功耗模式可使系统整体功耗低至60nA。

远程控制应用

可与UHF发射器、IR发射器和微控制器结合使用。TMS37157的电源管理功能可使微控制器进入掉电模式，而按钮检测电路能唤醒微控制器。

带内存的独立低频应答器

作为RFID应答器，具有唯一ID和121字节的可编程EEPROM用户内存。仅需少量额外组件，无需电池，降低了成本和设计复杂度。

电气参数详解

绝对最大额定值

在工作环境温度范围（-40°C至85°C）内，电池电压范围为 -0.3V至3.6V ，VCL输入电压最大为7V，输入电流最大为10mA。需注意，超出绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏。

工作条件

操作系统品质因数Qop需≥30，电池电压在2V至3.55V之间。

IC特性

不同工作状态下，电流表现不同。如V BATI输出电流在特定条件下有相应的电压降限制；静态电流典型值为60nA，最大为300nA；工作电流最大为150μA；电池充电电流最大为2mA。此外，调制电容、前端控制、应答器部分以及VCL/VBAT检查等方面都有明确的参数要求。

结构与功能模块

模拟前端

模拟前端实现了支持TMS37157应答器功能所需的所有模拟功能。它能在应答器激活时接收和发送低频信号，将输入的低频能量整流并存储在外部充电电容中为设备供电。同时，包含用于调整应答器谐振电路的电容阵列和时钟再生功能，可从输入信号中恢复时钟供应答器使用。

控制单元

• 应答器兼容性：TMS37157的应答器与德州仪器的DST应答器兼容，并为用户提供了额外的内存。
• CRC计算：控制单元中实现了硬件循环冗余校验计算引擎，可用于错误检测。
• 内存访问：控制单元与片上EEPROM接口，在设备上电时读取EEPROM中存储的配置参数并初始化电路，在设备运行过程中可读取EEPROM数据并提供给微控制器。
• SPI接口：提供SPI接口，使微控制器能够访问TMS37157 EEPROM的内容。
• 测试接口：允许用户调整低频天线的谐振电路，确保设备性能的稳定性。

应答器和用户内存

应答器内存共126字节，分为多个页面，包括121字节的用户数据、4字节的序列号和制造商代码以及1字节的选择性地址。不同页面有不同的用途和访问权限，例如页面1包含选择性地址和锁定位，页面2包含用户数据和锁定位，页面3包含制造商代码和序列号且不可更改。

电源管理

电源管理模块负责所有电源的主控制，还能响应按钮按下事件、生成复位信号和接收低频应答器命令。当检测到按钮按下或接收到MSP访问命令时，能唤醒控制单元和微控制器，完成操作后可进入超低功耗睡眠模式。

通信与命令机制

寻址模式

TMS37157的寻址模式由页面1的内容决定，分为通用寻址（页面1 = 0xFF）和选择性寻址（页面1 ≠ 0xFF）。标准配置为通用寻址，通过编程可激活选择性寻址，它会影响部分页面的锁定、保护和编程命令。

锁定和保护功能

所有页面都可通过设置相应的锁定位进行锁定，锁定后不可重新编程；页面8 - 15和40 - 55可通过设置保护位进行保护，保护后的页面只能通过SPI重新编程。

脉冲位置调制（PPM）

通过PPM方式，信息承载在比特的周期持续时间内。不同的比特周期持续时间用于区分高比特和低比特，在不同的操作模式（如通用读取、编程或锁定）下，PPM的时序有所不同。

命令传输

可通过无接触低频接口、SPI和测试接口与TMS37157进行命令和数据传输。写入命令时，需发送包含2位命令字段和6位页面字段的写入地址字节，不同命令类型还可能包含额外的数据字节。读取数据时，应答器会根据不同页面的寻址情况返回相应的格式数据。

SPI命令

微控制器与TMS37157通过同步SPI接口进行通信，采用3线SPI通信接口（SIMO、SOMI、CLK），可使用BUSY输出进行同步。SPI通信由微控制器发起，根据不同的命令类型（如应答器访问命令、增强命令等）进行数据传输和操作。

测试命令

测试接口用于在生产过程中将谐振频率调整到134.2kHz，包括输入引脚TEN和TCLK以及双向引脚TDAT。通过特定的测试模式（如PTx18、PTx14、PTx16）可进行谐振频率测量、EEPROM编程和调制频率检查等操作。

CRC计算

TMS37157在数据接收和传输过程中使用循环冗余校验（CRC）生成器生成16位块校验字符（BCC），采用CRC - CCITT算法。在写入和读取操作中，CRC计算的启动和验证方式不同，以确保数据的准确性。

应用电路示例

仅需少量额外组件即可使用TMS37157，文档中给出了两种典型的应用电路。一种是微控制器直接连接电池的应用电路，可用于传感器和数据记录器，数据可通过低频接口读取；另一种是微控制器连接TMS37157的VBATI输出的应用电路，适用于低功耗传感器，外部中断可唤醒微控制器进行数据测量和存储，整体系统功耗低至约60nA。

TMS37157凭借其丰富的特性、广泛的应用领域和完善的通信机制，为电子工程师在设计低功耗、高性能系统时提供了一个强大而可靠的选择。在实际应用中，工程师们可根据具体需求，充分发挥TMS37157的优势，打造出更具创新性和竞争力的产品。大家在使用TMS37157的过程中，有没有遇到什么特别的问题或者有独特的应用思路呢？欢迎在评论区分享交流。