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Bild 1: Berechnung der Batterielebensdauer einer OTP-Karte auf der Basis der 16-Bit-MCU S1C17F57 von Epson.
Bild 2: Um die Evaluierung des 16-Bit-Mikrocontrollers S1C17F57 zu erleichtern bietet Epson auch ein geeignetes Demo/Entwicklungs-Kit samt E-Ink-Display an.

Durch die hohe Integrationsdichte des Mikrocontrollers S1C17F57 können die Kosten von Smartcards mit EPD-Displays (electrophoretic display device oder auch Electronic Paper) weiter reduziert werden. Ein spezielles Power-Management stellt dabei die Funktionen in allen Einsatzbereichen sicher. Durch den integrierten EPD-Treiber, der in der Lage ist Spannungen bis zu 15 V auszugeben, sowie dem eingebauten Wellenform-Generator werden keine weiteren externen aktiven Komponenten benötigt, um ein passives, E-Ink-basierendes Panel zu treiben. Der ebenso enthaltene Temperatursensor hilft dabei, die geeignete Wellenform gemäß der gemessenen Temperatur auszuwählen und somit die Displayqualität zu optimieren. Dieser kann zusätzlich zum Feinabgleich des integrierten 32-kHz-Oszillators genutzt werden; damit können zeitbasierende OTP-Karten eine höhere Genauigkeit erzielen.

Verlustleistungsarmer Mikrocontroller für Smartcards

Der Mikrocontroller S1C17F57 ist in den verschiedensten Gehäusevarianten wie beispielsweise TQFP15-128, QFP15-128, Die mit Aluminium-Pads und auch als Die mit Goldbumps verfügbar. Der Version mit Goldbumps besitzt lediglich eine Dicke von 200 µm und ist damit gut für COF (Chip-on-Flex) und ACF-basierende Anwendungen für Smartcards geeignet.

Durch den effizienten DC/DC-Wandler sowie den sehr geringen Stromverbrauch im Powerdown-Modus ist der Mikrocontroller besonders für Smartcard-Applikationen geeignet. Typische Stromverbrauchswerte liegen bei 120 nA im Sleep-, 200 nA im aktiven RTC-Modus (Real Time Clock) und Datenerhaltung im RAM-Bereich, 500 nA im Halt-Mode bei laufendem 32 kHz Clock sowie 12 µA im normalen Betrieb bei 32 kHz. Wie im Bild 1 gezeigt, kann damit eine Smartcard unter der Annahme einer 24 mAh Batterie, 3 Jahre Lagerhaltung, 30 Aktivierungen pro Tag mehr als 8 Jahre betrieben werden.

Um die Anzahl der zu treibenden EPD-Segmente zu erhöhen kann der Mikrocontroller optional mit einem separatem EPD-Treiber zum Beispiel dem S1D14F51 mit maximal 256 Segmentausgängen kaskadiert werden, damit können bis zu 320 EPD-Segmente angesteuert werden. Dies ermöglicht Displays mit bis zu 45 7-Segment-Buchstaben oder beispielsweise 22 alphanumerische 14-Segment-Darstellungen auf einem E-Ink-Display.

Die MCU S1C17F57

Der Mikrocontroller S1C17F57 enthält 32 KByte Flash sowie 2 KByte RAM. Es steht eine große Auswahl an Oszillator-Optionen bereit: 32 kHz Oszillator mit externem Quarz, integrierter 32 kHz Oszillator, maximal 4,3 MHz Keramik-Oszillator sowie einen integrierten, per Software selektierbaren Oszillator (2 MHz/1 MHz/500 kHz). Zusätzlich ist eine Hardware-basierende RTC samt Kompensation von Zeitfehlern aufgrund schwankender Oszillatorfrequenzen integriert. Der justierbare Bereich liegt zwischen -15/32768 und +16/32768 s. Der eingebaute 16×16 Multiplizierer sowie der 16×16+32 Multiplizier + Addier-Block benötigt nur 1 Clock-Zyklus und gewährleistet somit in Kombination mit dem Epson RISC-Core C17 (1 Befehl pro Takt-Zyklus) höchste Performance.

Peripheriefunktionen

Wie die anderen sehr leistungsfähigen S1C17 16-bit-MCUs von Epson wartet auch der S1C17F57 mit nützlichen Peripheriefunktionen auf. Diese sind zum Beispiel ein R/F (Resistance to Frequency) Analog-Konverter zur Messung von Temperatur und Feuchtigkeit), 2 Kanäle zur direkten Temperaturmessung, SVD (Supply Voltage Detection), serielle Interfaces wie SPI, UART (IrDA 1.0-kompatibel) oder I2C Master & Slave.