Pamięć EEPROM z NFC z oferty STMicroelectronics

Rys. 1. Schemat blokowy typowej aplikacji pamięci z serii M24LR

Pamięci M24LR/SR otwierają nowe obszary aplikacyjne, które bez dodatkowych nakładów pozwalają łączyć niezwykle popularne interfejsy bezprzewodowe z klasycznym interfejsem I²C. Co więcej, niektóre typy nowych pamięci wyposażono w systemy pozyskiwania energii z toru radiowego o wartości wystarczającej do zasilania energooszczędnych mikrokontrolerów. Na rysunku 1 pokazano uproszczony schemat aplikacyjny pamięci M24LR16E współpracującej z torem zasilania energy harvesting.

Firma STMicroelectronics oferuje trzy rodziny pamięci EEPROM wyposażonych w interfejs RF:

• M24LR, które od strony radiowej są zgodne ze standardami ISO15693 oraz ISO18000-3 mode 1. Są przystosowane do prowadzenia komunikacji w paśmie 13,56 MHz, z prędkością z czytnika do pamięci 1,6 lub 26 kb/s (w zależności od zastosowanego kodowania) i w odwrotnym kierunku 6,6/26 lub 53 kb/s. Każda pamięć jest wyposażona w 64-bitowy unikalny identyfikator. Interfejs przewodowy I²C pracuje z prędkością do 400 kHz. Zawartość pamięci jest chroniona od strony interfejsu radiowego za pomocą 32-bitowych haseł (może być ich kilka), hasło dostępowe można wykorzystać także w torze dostępu do danych od strony magistrali I²C.
• M24LRxxE, których cechy użytkowe są takie same jak pamięci M24LR, dodatkowo wyposażono je w system pozyskiwania energii z toru radiowego, dzięki czemu mogą - podczas prowadzenia wymiany danych z czytnikiem - zasilać współpracujące układy. W zależności od trybu pracy i mocy toru nadawczego moc wyjściowa toru pozyskiwania energii może dochodzić do 10 mW (1,7 V/6 mA), co w zupełności wystarcza do zasilania dobrze skonstruowanego, energooszczędnego systemu mikroprocesorowego.
• M24SR, które są także wyposażone w interfejs radiowy pracujący w paśmie 13,56 MHz, ale spełniają wymogi standardów NFC Forum Tag Type 4 oraz ISO/IEC 14443 Type A, co ułatwia stosowanie ich w klasycznych aplikacjach NFC. Schemat blokowy pamięci z rodziny M24SR pokazano na rysunku 2. Uzyskiwana prędkość transmisji danych wynosi do 106 kb/s, co wiąże się z ograniczeniem zasięgu transmisji do kilku-kilkunastu centymetrów.

Rys. 2. Schemat blokowy dwuportowej pamięci M24SR zgodnej ze standardem NFC

Każda pamięć z rodziny M24SR ma indywidualny identyfikator o długości 56 bitów. Zawartość pamięci M24SR jest chroniona 128-bitowym hasłem, a trwałość matrycy EEPROM wynosi (tak samo jak w pamięciach M24LR) 1 mln cykli kasowanie-zapis.

Czas bezpiecznego przechowywania danych w matrycy pamięciowej wynosi 200 lat, co jest jednym z lepszych wyników na świecie - użytkownicy pamięci M24LR mogą być spokojni o swoje dane "zaledwie" przez 40 lat. Pamięci M24SR wyposażono ponadto w uniwersalne wyjście cyfrowe typu open-drain, które użytkownik może skonfigurować jako wyjście przerwania lub sygnalizujące określony etap transmisji danych.

Z myślą o ułatwieniu testowania prezentowanych w artykule pamięci we własnych aplikacjach użytkowników, producent przygotował kilka tanich narzędzi startowych, które umożliwiają szybkie i łatwe zweryfikowanie ich działania. Szczególnie wart polecenia jest dwupłytkowy zestaw M24LR-DISCOVERY (fot. 3). W skład tego zestawu wchodzą dwie płytki, z których jedna spełnia funkcję interfejsu-czytnika RFID (z transceiverem CR95HF), druga z wyświetlaczem LCD to system docelowy. Ta płytka jest wyposażona w pamięć z rodziny M24LR, która zasila - między innymi - mikrokontroler STM8L152C6T6.

Producent przygotował także podobny zestaw dla pamięci M24SR (M24SR-DISCOVERY), który występuje w dwóch wersjach o różnym stopniu złożoności sprzętowej. Wersję Premium wyposażono dodatkowo w moduł Bluetooth BTM760 oraz wzmacniacz audio, dzięki którym zestaw emuluje bezprzewodowy zestaw audio, parowany z nadajnikiem za pomocą NFC.

Fot. 3. Wygląd zestawu M24LR-DISCOVERY

Fot. 4. Wygląd ekspandera X-CUBE-NFC1 dla płytki STM32NUCLEO

Fot. 5. Zestaw ewaluacyjny z antenami RFID dla pamięci M24LR/SR

Kolejnym tanim zestawem umożliwiającym samodzielne poznanie możliwości prezentowanych pamięci jest ekspander dla płytek NUCLEO oznaczony symbolem X-CUBE-NFC1 (fot. 4). Jest on wyposażony w pamięć z rodziny M24SR, producent przygotował i udostępnił kompletne oprogramowanie dla mikrokontrolerów STM32 bazujące na systemie bibliotek STM32Cube (o nazwie X-CUBE-NFC1).

Producent pamięci przygotował także wiele projektów referencyjnych anten do pamięci M24SR/LR, jak na przykład zintegrowany pakiet anten MATRIX-M24SR - fotografia 5, które pozwalają na szybkie dobranie optymalnego rozwiązania do własnej aplikacji.

Ponieważ bezprzewodowy interfejs pamięci prezentowanych w artykule jest zgodny ze standardem NFC (Near Field Communication), stosowanym coraz częściej w smartfonach, producent przygotował bezpłatną aplikację dla systemu Android, która umożliwia wykonywanie bezprzewodowo wszelkich operacji na zawartości pamięci. Dzięki temu do testowania pamięci wystarczy tablet lub smartfon z Androidem oraz bezpłatna aplikacja (w zależności od typu pamięci: STSW-M24SR002 dla M24SR, STSWM24LR012 dla M24LR), która jest dostępna w sklepie GooglePlay.

Z tego krótkiego przeglądu widać, że firma STMicroelectronics przyłożyła się do stworzenia dobrego zaplecza dla wszystkich konstruktorów chcących podjąć próbę zaaplikowania nowych pamięci we własnych opracowaniach, umożliwiając szybkie i niemal beznakładowe poznanie możliwości swoich pamięci EEPROM z interfejsem RFID. Czy się przyjmą?

Piotr Zbysiński