73S1217F：多功能智能卡读取器的理想之选

在智能卡读取器应用领域，一款性能卓越、功能丰富且成本效益高的芯片至关重要。Teridian Semiconductor Corporation的73S1217F System-on-Chip就具备这些特性，下面我们来详细了解一下。

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一、概述

73S1217F是一款多功能且经济实惠的CMOS片上系统（System-on-Chip）设备，专为智能卡读取器应用而设计。它拥有ISO - 7816 / EMV接口、USB 2.0接口（全速12Mbps - 从设备）和5x6 PINpad接口。此外，还具备8个用户I/O、多种中断选项以及一个模拟电压输入（用于直流电压监测，如电池电量检测）。其他内置接口包括异步串行接口和 (I^{2} C) 接口。

二、核心性能

（一）高性能核心

该芯片围绕80515高性能核心构建，其特性和指令集与行业标准8051兼容，大多数指令仅需一个时钟周期即可完成处理。CPU时钟最高可达24MHz，能提供高达20MIPS的处理能力，可满足AES、DES / 3 - DES甚至RSA等各种加密需求（例如PIN加密）。

（二）内存配置

芯片配备了64KB的Flash程序存储器、2KB的用户XRAM存储器和256B的IRAM存储器。此外，还为ISO7816 UART和USB接口添加了独立的FIFO。

三、电源管理

（一）DC - DC转换器

芯片集成了基于电感的DC - DC转换器，可从两种不同的电源中为73S1217F的各个功能模块（智能卡接口、数字核心等）提供所需的电压。这两种电源分别是+5V USB总线（ (V{BUS }) ，4.4V至6.5V）或主电池（ (VBAT) ，4.0V至6.5V）。如果 (V{BUS }) 存在，芯片会自动使用其为DC - DC转换器供电；否则，将使用 (V_{BAT}) 作为电源输入。此外，引脚 (VPC) 可以支持更宽的电源输入范围（2.7V至6.5V），适用于单系统电源的情况。

（二）电源模式

芯片具有ON/OFF模式，可直接通过ON/OFF系统开关操作。ON/OFF按钮的任何操作都会在内部进行去抖处理，并在固件的监督下相应地控制电源生成电路（在固件级别进行OFF请求/ OFF确认）。OFF模式也可以由控制器（通过固件操作而非ON/OFF开关）启动。在OFF模式下，电路的典型电流消耗小于1μA，非常适合需要最大化电池寿命的应用。

四、功能特性

（一）80515核心特性

• 大多数指令一个时钟周期完成处理。
• CPU时钟最高24MHz。
• 64kB可锁定的Flash存储器。
• 2kB的XRAM（用户数据存储器）。
• 256字节的IRAM。
• 硬件看门狗定时器。

（二）振荡器

• 采用单个低成本的6MHz至12MHz晶体。
• 可选32kHz晶体（带有内部RTC）。
• 内部PLL为系统的每个模块提供所需的时钟。

（三）中断

具有标准的80C515 4优先级结构，有9种不同的中断源可向核心发出中断请求。

（四）电源模式

• 具备2种标准的80C515掉电和空闲模式。
• 亚微安级的OFF模式。

（五）通信接口

• 全双工串行接口（1200至115kbps UART）。
• USB 2.0全速12Mbps接口，符合PC/SC标准，具有4个端点（控制、中断IN、批量IN、批量OUT）。
• (I^{2} C) 主接口（400kbps）。

（六）人机接口和I/O

• 6x5键盘（硬件扫描、去抖和加扰）。
• 8个用户I/O。
• 单个可编程电流输出（LED）。

（七）电压检测

模拟输入检测范围为1.0V至1.5V。

（八）工作电压

• 单电源2.7V至6.5V（VPC）。
• USB电源（ (VBUS) 4.4V至5.5V），可带或不带电池备份（ (VBAT) 4.0V至6.5V），自动检测电压存在情况， (VBUS) 优先于 (VBAT) 。

（九）DC - DC转换器

• 升压转换器。
• 生成中间电压VP。
• 需要单个10μH电感。
• 为外部电路提供3.3V电源。

（十）工作温度

-40°C至85°C。

（十一）封装

68引脚QFN封装。

（十二）软件

提供两级应用编程接口（ANSI C语言库），包括USB、 (T = 0 / T = 1) ISO和EMV兼容的智能卡协议层，以及CCID参考设计和Windows®驱动。

五、应用场景

• 手持PINpad智能卡读取器：支持USB或串行连接，适用于电子银行（如MasterCard CAP等）和数字身份识别（安全登录、政府ID等）。
• 透明USB卡读取器和USB密钥。
• 通用智能卡读取器。

六、优势分析

• 降低BOM成本：减少了物料清单，降低了整体成本。
• 更大的内置Flash / RAM：相比竞争对手，拥有更大的存储容量。
• 高性能CPU核心：最高可达24MIPS的处理能力。
• 片上DC - DC转换器和CMOS开关：用于电池和USB电源管理。
• 亚微安级掉电模式：通过ON/OFF开关实现，有效延长电池寿命。
• 强大的在线仿真和编程功能：便于开发和调试。
• 完整的软件库：提供EMV4.1、USB和CCID库，为开发提供便利。

总体而言，73S1217F在高容量PINpad读取器应用中实现了成本与功能的理想平衡。各位电子工程师在设计智能卡读取器相关项目时，不妨考虑这款芯片，相信它能为你的设计带来出色的性能和成本效益。你在实际应用中是否遇到过类似芯片的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。