探索Microchip EVB-SEC系列评估板：功能、配置与编程全解析

在电子工程领域，评估板是进行硬件开发和测试的重要工具。Microchip的EVB-SEC1110、EVB-SEC1210和EVB-SEC1212-DEV评估板为开发者提供了低功耗、可配置的单芯片智能卡读取解决方案。下面，我们将深入了解这些评估板的特点、配置和编程过程。

文件下载：EVB-SEC1210-URT.pdf

一、评估板概述

SEC1110/SEC1210/SEC1212-DEV是一系列低功耗、OEM可配置的单芯片智能卡读取解决方案。与之对应的评估板有EVB-SEC2112-DEV、EVB-SEC1210和EVB-SEC1110，这些评估板展示了具备各种接口和功能的独立解决方案。

二、芯片特性

2.1 SEC1110特性

2.1.1 智能卡功能

• 具备单智能卡插槽，完全符合ISO/IEC 7816、EMV和PC/SC标准。
• 支持多种ETU速率生成，最高可达861 Kbps及以上。
• 全面支持T=0和T=1协议，拥有259字节的全数据包FIFO用于收发数据。
• 半双工操作，在数据交换的收发阶段无需软件干预。
• 对软件的实时响应要求较低，最坏情况下约为180 ms。
• 动态可编程的FIFO阈值，以字节为粒度，还有独立于阈值的超时FIFO刷新中断。
• 可编程的智能卡时钟频率，采用类似UART的寄存器文件结构。
• 支持A、B、C或AB类智能卡（包括1.8 V、3 V和5 V卡），具备T=0协议奇偶校验错误恢复的自动字符重复功能，以及在卡移除和其他系统事件（包括持续奇偶校验错误）时自动停用卡的功能。

2.1.2 USB功能

• 支持全速数据传输，端点可配置为控制、批量和中断传输类型。
• 每个端点的最大数据包大小可配置（允许8 / 16/ 32/ 64字节），非控制端点支持乒乓缓冲区。
• 支持USB规范要求的挂起、恢复和远程唤醒功能，端点缓冲区可根据最大数据包大小的对齐要求位于1.5K SRAM的任意位置。

2.2 SEC1210特性

除了SEC1110的特性外，SEC1210还具有两个智能卡插槽，并增加了以下功能：

2.2.1 SPI1接口

• 支持全双工模式，可作为主或从模式工作。
• 支持七种SPI1主波特率，从模式时钟速率最高可达spi1_clk/8。
• 串行时钟的极性和相位可编程，主模式有故障错误标志和MCU中断能力，具备写冲突标志保护。
• 提供字节传输/接收、批量传输/接收和同时传输/接收的API。

2.2.2 UART接口

• 软件与标准的16C450和16C550A兼容，收发分别有16字节的FIFO，可防止缓冲区溢出，降低软件处理收发的时间要求。
• 可编程的波特率发生器，最高可达3 Mbps，支持使用RTS / CTS信号进行流控制，引脚极性可控制。
• 可编程的通信参数包括字长（5、6、7、8位）、停止位（1、1.5、2位）和奇偶校验（无、奇、偶、标记、空格），还有低功耗睡眠模式。需要注意的是，连接UART端口到PC需要电压电平转换板/电缆，通常使用FTDI电缆。

2.3 SEC1212-DEV特性

在SEC1110和SEC1210的基础上，SEC1212-DEV还具备以下模块：

• 支持从SPI2接口启动，配备1K字节的Atmel SPI闪存（AT26DF081A-SSU），支持Atmel和Windbond的SPI闪存。
• 板载RS232收发器，用于调试和RS232主机接口。
• 板载复位按钮、EDP调试头和JTAG调试头，可进入ASIC测试模式和进行调试。

三、目录结构

EVB-SEC2112-DEV发布包提供了以下文件/文件夹结构：

• EVB Schematics & BOM：包含EVB原理图和物料清单。
• SW Tools/WinUSB Driver：BootROM USB设备所需的驱动程序。
• SW Tools/OTPProgrammer：包含OTP编程实用程序和用户手册。
• SW Tools/Linux Libraries：所需的Linux库。
• SW Tools/SPIFlashUtitly：用于对SEC1212-DEV SPI2闪存进行编程的实用程序和相关用户手册。
• Firmware：包含用于编程到OTP / SPI闪存的固件二进制文件。文件名中带有"SPI2"的文件用于通过SPIFlashWriter应用程序编程到SPI闪存，带有"OTP"的文件用于通过OTPProgrammer应用程序编程到OTP。文件名中的"SINGLESLOT"或"DUALSLOT"分别表示单插槽或双插槽读取器。

四、评估板硬件设置

4.1 EVB-SEC2112-DEV

该评估板包含一个48引脚QFN的SEC1212-DEV芯片，具有USB主机接口、两个智能卡插槽、SPI1、SPI2代码执行（可从外部或板载闪存）、UART等接口和功能，输入绑定选项可使单个芯片作为SEC1110或SEC1210使用。

4.1.1 板布局

在理解板布局时，要注意每个接头的引脚1由靠近边缘的粗线表示，深红色填充的引脚表示需要用跳线短路。

4.1.2 芯片插入

如果ASIC未直接焊接在PCB上且评估板配备了插槽，插入芯片时要确保ASIC上的引脚1标记（点）与PCB上插槽的引脚1标记（三角形）对齐。

4.1.3 连接器描述

评估板上有多个连接器，每个连接器都有不同的功能和默认设置，例如J2用于自/总线电源，J3用于电源输入等。

4.1.4 开关描述

SW2为复位开关，按下时处于复位状态，释放时退出复位状态。

4.1.5 测试点描述

测试点TP1、TP2、TP4和TP5分别对应5V输入、3.3V输出、GND和VDD33电源输出。

4.1.6 绑定选项

根据J36、J37和J38跳线的绑定选项设置，SEC1212-DEV原型可以工作在SEC1210（QFN24）和SEC1110（QFN16）引脚模式。

4.1.7 代码获取源选择

SEC1212-DEV可以从内部/OTP ROM或外部串行SPI闪存执行代码，选择不同的代码获取源需要满足相应的先决条件。

4.2 EVB-SEC1210

该评估板使用24引脚QFN的SEC1210芯片，具有USB、两个智能卡插槽和SPI1或UART接口。代码只能从内部SRAM或OTP执行，插入芯片时同样要注意引脚1的对齐。

4.3 EVB-SEC1110

该评估板使用16引脚QFN的SEC1110芯片，具有USB和一个智能卡插槽，代码只能从内部SRAM或OTP执行，插入芯片时需确保引脚1对齐。

五、CCID固件

5.1 特性

• 支持所有电压（1.8V、3V和5V）的智能卡，支持T=0和T=1协议。
• 支持最快的智能卡，最大CCID命令长度为271字节。
• 支持设备挂起以节省电源，可通过插入智能卡实现远程唤醒。
• 支持所有Windows和Linux版本的内置驱动程序。

5.2 单插槽CCID固件

• 符合USB CCID类的单插槽固件，支持EVB-SEC1110、EVB-SEC1210和EVB-SEC2112-DEV评估板。
• 支持卡的移除和重新插入，根据插槽中卡的变化向主机发送中断通知。

5.3 双插槽CCID固件

• 符合USB CCID类的双插槽固件（枚举为复合USB设备），支持EVB-SEC1210和EVB-SEC2112-DEV评估板。
• 插槽1支持卡的移除和重新插入，插槽2不支持卡的移除和重新插入，因为该接口不支持状态变化中断端点。

5.4 智能卡读取器驱动程序安装（Windows）

大多数Windows操作系统默认集成了USBCCID驱动程序，连接评估板后，usbccid.sys驱动程序会自动加载。如果未预装驱动程序，可通过Windows Update网站进行安装。

六、设备固件版本检查

要检查设备的固件版本，可在设备管理器中选择智能卡读取器，右键单击并选择“属性”，在“详细信息”选项卡中选择“硬件ID”，即可查看版本号。

七、编程过程

7.1 OTP编程

该过程仅适用于EVB-SEC2112-DEV，因为EVB-SEC1110和EVB-SEC1210已预编程了适当的固件。编程步骤包括：确保设备枚举为"SMSC WINUSB"，打开OTP Programmer并确认设备枚举，选择.bin文件，点击“执行”，成功完成后设置OTP_ROM_EN选项。

7.2 SPI编程

SPI编程只能在EVB-SEC2112-DEV上进行。编程步骤包括：在开机时将Bond2跳线（J38）设置为1-2，打开SPI Flashwriter并确认设备枚举，选择.bin文件，点击“Program SPI2 Flash”，完成后将Bond2跳线（J38）更改为2-3并重置板，此时评估板将从SPI启动。

Microchip的EVB-SEC系列评估板为开发者提供了丰富的功能和灵活的配置选项，通过深入了解这些评估板的特性、配置和编程过程，开发者可以更好地利用它们进行智能卡读取解决方案的开发和测试。你在使用这些评估板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。