AT90SCR100：智能卡读卡器8位微控制器的卓越之选

在当今科技飞速发展的时代，智能卡和智能卡读卡器在各个领域的应用愈发广泛，如医疗保健、USB令牌、密码生成器、门禁控制、笔记本电脑、机顶盒和支付终端等。这些应用对通信接口的集成要求日益复杂，而Atmel公司的AT90SCR100微控制器凭借其强大的功能和出色的性能，成为了满足这些需求的理想选择。

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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，具备先进的RISC架构。它拥有131条强大的指令，大部分指令可在单时钟周期内执行，32个8位通用工作寄存器，在16MHz时钟频率下可实现高达16MIPS的吞吐量，还集成了片上2周期乘法器，在性能与功耗之间取得了出色的平衡。

非易失性存储器

该微控制器配备了64K字节的系统内自编程闪存，具有10,000次的写入/擦除循环耐力；4K字节的EEPROM，包含128字节的一次性可编程存储器，耐力高达100,000次写入/擦除循环；4K字节的内部SRAM，还有可选的引导代码部分，可通过片上引导加载程序进行系统内编程。

接口丰富

• JTAG接口：符合IEEE std. 1149.1标准，具备边界扫描能力，提供广泛的片上调试支持，可通过JTAG接口对闪存、EEPROM、熔丝和锁定位进行编程，还能通过OTP编程锁定JTAG以保障软件安全。
• ISO7816 UART接口：完全符合EMV、GIE - CB和WHQL标准，可编程ISO时钟范围从1MHz到4.8、6、8或12MHz，具备卡插入/移除检测及自动停用序列，可编程波特率发生器范围从372到3个时钟周期，支持同步/异步协议T = 0和T = 1，具有直接或反向约定，能在奇偶校验错误时自动重复字符，还有32位等待时间计数器和16位保护时间计数器/块保护时间计数器，内部升压/降压转换器可根据不同类别提供可编程电压输出。
• USB接口：USB 2.0全速设备模块，完全符合通用串行总线规范Rev 2.0，支持高达12Mbit/s的数据传输速率，端点0用于控制传输，最大可达64字节，有8个可编程端点，支持IN或OUT方向以及批量、中断或同步传输，其中3个可编程端点具有64x2字节的双缓冲，支持暂停/恢复中断和远程唤醒，具备上电复位和USB总线复位功能。

二、外设特性

定时器/计数器

AT90SCR100拥有一个8位定时器/计数器，具备独立预分频器、比较模式和PWM通道；另一个8位定时器/计数器，具备独立预分频器、比较模式和独立振荡器上的实时计数器；还有一个16位定时器/计数器，具备独立预分频器和比较模式。

其他外设

它还配备了硬件看门狗、硬件AES 128/256引擎和随机数生成器（RNG），通信外设包括高速主/从SPI串行接口（最高可达20MHz）、2线串行接口、USART接口（最高可达2Mbps）和标准SPI接口，方便与大多数RF前端芯片进行通信。

三、特殊特性

复位与检测

具备上电复位和欠压检测功能，内部校准振荡器可提供稳定的时钟源，拥有外部和内部中断源，支持五种睡眠模式：空闲、省电、掉电、待机和扩展待机，还能在低于固定电平的情况下进行电源监控并产生中断。

键盘与LED接口

具备高达5x4矩阵管理能力的键盘接口，支持按键事件中断和唤醒功能，最多有4个可编程I/O端口，最多4个LED输出，可编程电流源为2或4mA（在仿真模式下不可用），每个IC在生产时都有特定且唯一的序列号。

四、工作参数

温度与电压

其工作温度范围为工业级（-40°C至+85°C），核心工作电压为2.4 - 5.5V，DC/DC工作电压为2.7 - 5.5V，最大时钟输入频率为8MHz。

五、封装与引脚配置

AT90SCR100提供两种封装配置，以满足不同需求：

• 32引脚低引脚数封装：适用于小型嵌入式系统，如AT90SCR100L和AT90SCR100LS。
• 64引脚全引脚数封装：适用于高性能高级读卡器，如AT90SCR100H，全引脚数封装仅支持QFN类型，需将所有Vss信号连接到e - pad，并确保其完全焊接在最终PCB的接地平面上。

六、典型应用与注意事项

典型应用电路

文档中给出了典型应用电路，包含了各种外部组件，如电阻、电容、电感和晶体等。这些组件的参数和作用都有详细说明，例如USB Pad串行电阻R1、R2、R3、R4为22Ω +/- 10%，CIO上拉电阻R5为10KΩ +/- 10%（高速通信时可能需要），DCDC感测电阻Rs为200mΩ +/- 2% 125mW用于电流传感和过流检测等。

设计建议

为了确保AT90SCR100的性能和稳定性，在设计过程中需要注意以下几点：

• 为减少电路板寄生效应，DCDC转换器的外部组件应尽可能靠近芯片引脚，理想情况下直接焊接在引脚上。
• 在选择Rs值时，要考虑电路板寄生电阻，以确保正确的电流限制。
• CVcc和CVss线路必须具有非常低的电阻，采用短而宽的金属线。
• R1、R2、R3和R4应尽可能靠近芯片引脚放置。
• 将e - pad连接到地，如有可能连接到接地平面。

AT90SCR100以其丰富的功能、高性能和低功耗的特点，为智能卡读卡器等应用提供了一个优秀的解决方案。电子工程师在设计相关产品时，可以充分利用其特性，结合合理的外部电路设计，开发出满足各种需求的高性能设备。你在使用AT90SCR100进行设计时，是否遇到过一些特殊的挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。