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Datasheet File OCR Text: |
this is information on a product in full production. december 2016 docid029656 rev 2 1/129 ST25R3911B high performance hf reader / nfc initiator with 1.4 w suppor ting vhbr and aat datasheet - production data features ? iso 18092 (nfcip-1) active p2p ? iso14443a, iso14443b and felica? ? supports vhbr (3.4 mbit/s picc to pcd framing, 6.8 mbit/s afe and pcd to picc framing) ? capacitive sensing - wake-up ? automatic antenna tuning system providing tuning of antenna lc tank ? automatic modulation index adjustment ? am and pm (i/q) demodulator channels with automatic selection ? dpo (dynamic power output) ? up to 1.4 w in case of differential output ? user selectable and automatic gain control ? transparent and stream modes to implement mifare? classic compliant or other custom protocols ? possibility of driving two antennas in single ended mode ? oscillator input capable of operating with 13.56 mhz or 27.12 mhz crystal with fast start-up ? 6 mbit/s spi with 96 bytes fifo ? wide supply voltage range from 2.4 v to 5.5 v ? wide temperature range: -40 c to 125 c ? qfn32, 5 mm x 5 mm package description the ST25R3911B is a highly integrated nfc initiator / hf reader ic, including the analog front end (afe) and a highly integrated data framing system for iso 18092 (nfcip-1) initiator, iso 18092 (nfcip-1) active target, iso 14443a and b reader (including high bit rates) and felica? reader. implementation of other standard and custom protocols like mifare? classic is possible using the afe and implementing framing in the external microcontroller (stream and transparent modes). the ST25R3911B is positioned perfectly for the infrastructure side of the nfc system, where users need optimal rf pe rformance and flexibility combined wit h low power. thanks to automatic antenna tuning (aat) technology, the device is optimized for applications with direct ly driven antennas. the ST25R3911B is alone in the domain of hf reader ics as it contains two differential low impedance (1 ohm) antenna drivers. the ST25R3911B includes several features that make it very suited for low power applications. it contains a low power capacitive sensor that can be used to detect the presence of a card without switching on the reader field. the presence of a card can also be detected by performing a measurement of amplitude or phase of signal on antenna lc tank, and comparing it to the stored reference. it also contains a low power rc oscillator and wake-up time r that can be used to wake up the system after a defined time period, and to check for the presence of a tag using one or more low power detection techniques (capacitive, phase or amplitude). the ST25R3911B is designed to operate from a wide (2.4 v to 5.5 v) power supply range; peripheral interface io pins support power supply range from 1.65 v to 5.5 v. wafer qfn32 www.st.com
contents ST25R3911B 2/129 docid029656 rev 2 contents 1 functional overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1 block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1.1 transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.2 receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.3 phase and amplitude detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.4 a/d converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.5 capacitive sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.6 external field detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.7 quartz crystal oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.8 power supply regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.9 por and bias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.10 rc oscillator and wake-up timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.11 iso-14443 and nfcip-1 framing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.1.12 fifo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.1.13 control logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.1.14 spi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2 application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2.1 operating modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2.2 transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2.3 receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.2.4 capacitive sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.2.5 wake-up mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.2.6 quartz crystal oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.2.7 timers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.2.8 a/d converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.2.9 phase and amplitude detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.2.10 external field detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.2.11 power supply system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.2.12 communication with an external microcon troller . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.2.13 direct commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.2.14 start timers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.2.15 test access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.2.16 power-up sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 1.2.17 reader operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 docid029656 rev 2 3/129 ST25R3911B contents 5 1.2.18 felica? reader mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 1.2.19 nfcip-1 operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 1.2.20 am modulation depth: definition and calib ration . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1.2.21 antenna tuning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 1.2.22 stream mode and transparent mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 1.3 registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1.3.1 io configuration register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 1.3.2 io configuration register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 1.3.3 operation control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 1.3.4 mode definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 1.3.5 bit rate definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 1.3.6 iso14443a and nfc 106kb/s settings register . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 1.3.7 iso14443b settings register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 1.3.8 iso14443b and felica settings register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 1.3.9 stream mode definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 1.3.10 auxiliary definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 1.3.11 receiver configuration register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 1.3.12 receiver configuration register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 1.3.13 receiver configuration register 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 1.3.14 receiver configuration register 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 1.3.15 mask receive timer register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 1.3.16 no-response timer register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 1.3.17 no-response timer register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 1.3.18 general purpose and no-response time r control register . . . . . . . . . 90 1.3.19 general purpose timer register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 1.3.20 general purpose timer register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 1.3.21 mask main interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 1.3.22 mask timer and nfc interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 1.3.23 mask error and wake-up interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 1.3.24 main interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 1.3.25 timer and nfc interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 1.3.26 error and wake-up interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 1.3.27 fifo status register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 1.3.28 fifo status register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 1.3.29 collision display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 1.3.30 number of transmitted bytes register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 1.3.31 number of transmitted bytes register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 contents ST25R3911B 4/129 docid029656 rev 2 1.3.32 nfcip bit rate detection display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 1.3.33 a/d converter output register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 1.3.34 antenna calibration control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 1.3.35 antenna calibration target register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 1.3.36 antenna calibration display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 1.3.37 am modulation depth control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 1.3.38 am modulation depth display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 1.3.39 rfo am modulated level definition regi ster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 1.3.40 rfo normal level definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 1.3.41 external field detector threshold register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 1.3.42 regulator voltage control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 1.3.43 regulator and timer display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 1.3.44 rssi display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 1.3.45 gain reduction state register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 1.3.46 capacitive sensor control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 1.3.47 capacitive sensor display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 1.3.48 auxiliary display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 1.3.49 wake-up timer control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 1.3.50 amplitude measurement configuration register . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 1.3.51 amplitude measurement reference register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 1.3.52 amplitude measurement auto-averaging display register . . . . . . . . . 111 1.3.53 amplitude measurement display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 1.3.54 phase measurement configuration register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 1.3.55 phase measurement reference register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 1.3.56 phase measurement auto-averaging display register . . . . . . . . . . . . 113 1.3.57 phase measurement display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 1.3.58 capacitance measurement configuration register . . . . . . . . . . . . . . . 114 1.3.59 capacitance measurement reference register . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 1.3.60 capacitance measurement auto-averagi ng display register . . . . . . . 115 1.3.61 capacitance measurement display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 1.3.62 ic identity register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 2 pinouts and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 3 electrical characteristi cs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.1 absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 3.2 operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 docid029656 rev 2 5/129 ST25R3911B contents 5 3.3 dc/ac characteristics for digital inputs and outputs . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.3.1 cmos inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.3.2 cmos outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.4 electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.5 typical operating characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3.5.1 thermal resistance and maximum power dissipation . . . . . . . . . . . . . 123 4 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.1 qfn32 package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5 part numbering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 6 revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 list of tables ST25R3911B 6/129 docid029656 rev 2 list of tables table 1. first and third stage zero setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 table 2. low pass control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 table 3. receiver filter selection and gain range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 table 4. recommended blocking capacitor values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 table 5. serial data interface (4-wire interface) signal lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 table 6. spi operation modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 table 7. spi timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 table 8. irq output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 table 9. direct commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 table 10. timing parameters of nfc field on commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 table 11. register preset bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 table 12. analog test and observation register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 table 13. test access register - tana signal selection of csi and cso pins. . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 table 14. operation mode/bit rate setting for nfcip-1 pa ssive communication . . . . . . . . . . . . . . . . 59 table 15. operation mode/bit rate setting for nfcip-1 ac tive communication initiator . . . . . . . . . . . 60 table 16. setting mod bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 table 17. registers map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 table 18. io configuration register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 table 19. io configuration register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 table 20. operation control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 table 21. mode definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 table 22. initiator operation modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 table 23. target operation modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 table 24. bit rate definition register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 table 25. bit rate coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 table 26. iso14443a and nfc 106kb/s settings register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 table 27. iso14443a modulation pulse width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 table 28. iso14443b settings register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 table 29. iso14443b and felica settings register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 table 30. minimum tr1 codings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 table 31. stream mode definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 table 32. sub-carrier frequ ency definition for sub-carrier and bpsk stream mode . . . . . . . . . . . . . 83 table 33. definition of time period for stream mode tx mo dulator control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 table 34. auxiliary definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 table 35. receiver configuration register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 table 36. receiver configuration register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 table 37. receiver configuration register 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 table 38. receiver configuration register 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 table 39. mask receive timer register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 table 40. no-response timer register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 table 41. no-response timer register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 table 42. general purpose and no-response timer control r egister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 table 43. timer trigger source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 table 44. general purpose timer register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 table 45. general purpose timer register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 table 46. mask main interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 table 47. mask timer and nfc interrupt regi ster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 table 48. mask error and wake-up interrupt register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 docid029656 rev 2 7/129 ST25R3911B list of tables 8 table 49. main interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 table 50. timer and nfc interrupt register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 table 51. error and wake-up interrupt regist er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5 table 52. fifo status register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 table 53. fifo status register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 table 54. collision display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 table 55. number of transmitted bytes register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 table 56. number of transmitted bytes register 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 table 57. nfcip bit rate detection display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 table 58. a/d converter output register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 table 59. antenna calibration control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 table 60. antenna calibration target register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 0 table 61. antenna calibration display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 0 table 62. am modulation depth control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 table 63. am modulation depth display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 table 64. rfo am modulated level definition register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 table 65. rfo normal level definition regist er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 table 66. external field detector threshold register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 table 67. peer detection threshold as seen on rfi1 input. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 table 68. collision avoidance thre shold as seen on rfi1 input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 table 69. regulator voltage control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 04 table 70. regulator and timer display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 table 71. regulated voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 table 72. rssi display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 table 73. rssi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 table 74. gain reduction state register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 table 75. capacitive sensor control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 07 table 76. capacitive sensor display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 8 table 77. auxiliary display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 table 78. wake-up timer control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 09 table 79. typical wake-up time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 table 80. amplitude measurement configuration register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 table 81. amplitude measurement reference register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 table 82. amplitude measurement auto-averaging display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 table 83. amplitude measurement display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 table 84. phase measurement configuration register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 table 85. phase measurement reference register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 table 86. phase measurement auto-averaging display regist er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 table 87. phase measurement display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 table 88. capacitance measurement configur ation register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 table 89. capacitance measurement reference register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 table 90. capacitance measurement auto -averaging display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 table 91. capacitance measurement display register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 table 92. ic identity register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 table 93. ST25R3911B pin definitions - qfn32 package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 table 94. electrical parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 table 95. electrostatic discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 table 96. temperature ranges and storage conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 table 97. operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 table 98. cmos inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 table 99. cmos outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 table 100. electrical specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 list of tables ST25R3911B 8/129 docid029656 rev 2 table 101. qfn32 5 mm x 5 mm dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 table 102. ordering information scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 table 103. ordering information scheme (unsawn wafer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 table 104. document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 docid029656 rev 2 9/129 ST25R3911B list of figures 9 list of figures figure 1. ST25R3911B block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 figure 2. minimum configuration with single sided antenna driving (including emc filter) . . . . . . . . 14 figure 3. minimum configuration with di fferential antenna driving (including emc filter). . . . . . . . . . 14 figure 4. receiver block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 5. capacitive sensor block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 figure 6. phase detector inputs and output in case of 90o phase shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 figure 7. phase detector inputs and output in case of 135o phase shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 figure 8. ST25R3911B power supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 figure 9. exchange of signals with microcontr oller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 figure 10. spi communication: writing a single byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 figure 11. spi communication: writing mult iple bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 figure 12. spi communication: reading a single byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 figure 13. spi communication: loading of fifo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 figure 14. spi communication: reading of fifo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 figure 15. spi communication: direct command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 figure 16. spi communication: direct command chaining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 figure 17. spi general timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 figure 18. spi read timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 figure 19. direct command nfc initial field on. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 figure 20. direct command nfc response field on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 figure 21. iso14443a states for pcd and picc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 figure 22. selection of mrt and nrt for a given fdt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 figure 23. flowchart for iso14443a antic ollision with ST25R3911B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 figure 24. felica? frame format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 figure 25. transport frame format accordi ng to nfcip-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 figure 26. connection of tuning capacitors to the antenna lc tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 figure 27. example of sub-carrier stream mode for scf = 01b and scp = 10b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 figure 28. example of bpsk stream mode for scf = 01b an d scp = 10b. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 figure 29. example of tx in stream mode for stx = 00 0b and ook modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 figure 30. ST25R3911B qfn32 pinout (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 figure 31. tcase vs. power with different copper area at tamb = 25c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 figure 32. rthca vs. copper area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 figure 33. qfn32 package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 functional overview ST25R3911B 10/129 docid029656 rev 2 1 functional overview the ST25R3911B is suitable for a wide range of applications, among them ? emv payment ? e-government ? access control ? nfc infrastructure ? ticketing 1.1 block diagram the block diagram is shown in figure 1 . figure 1. ST25R3911B block diagram 6 7 5 % 0 6 9 / r j l f ; 7 2 ; 7 , 5 ) 2 5 ) , 5 ) , 6 3 , 9 ' ' & |