M24LR04E-R
4-Kbit EEPROM with password protection, dual interface & energy
harvesting: 400 kHz I²C bus & ISO 15693 RF protocol at 13.56 MHz
Datasheet
−
production data
Features
I
2
C interface
■
Two-wire I
2
C serial interface supports
400 kHz protocol
Single supply voltage:
– 1.8 V to 5.5 V
Byte and Page Write (up to 4 bytes)
Random and Sequential read modes
Self-timed programming cycle
Automatic address incrementing
Enhanced ESD/latch-up protection
I²C timeout
SO8 (MN)
150 mils width
■
■
■
■
■
■
■
UFDFPN8 (MC)
2 x 3 mm
TSSOP8 (DW)
Contactless interface
■
ISO 15693 and ISO 18000-3 mode 1
compatible
13.56 MHz ±7k Hz carrier frequency
To tag: 10% or 100% ASK modulation using
1/4 (26 Kbit/s) or 1/256 (1.6 Kbit/s) pulse
position coding
From tag: load modulation using Manchester
coding with 423 kHz and 484 kHz subcarriers
in low (6.6 kbit/s) or high (26 kbit/s) data rate
mode. Supports the 53 kbit/s data rate with
Fast commands
Internal tuning capacitance: 27.5pF
64-bit unique identifier (UID)
Read Block & Write (32-bit blocks)
■
■
■
■
■
■
Unsawn wafer size: 8”
■
Memory
■
4-Kbit EEPROM organized into:
– 512 bytes in I
2
C mode
– 128 blocks of 32 bits in RF mode
Write time
– I
2
C: 5 ms (max.)
– RF: 5.75 ms including the internal Verify
time
More than 1 million write cycles
More than 40-year data retention
Multiple password protection in RF mode
Single password protection in I
2
C mode
Package
– ECOPACK2
®
(RoHS compliant and
Halogen-free)
■
■
■
■
Digital output pin
■
User configurable pin: RF write in progress or
RF busy mode
Energy harvesting
■
■
■
Analog pin for energy harvesting
4 sink current configurable ranges
June 2012
This is information on a product in full production.
Doc ID 022208 Rev 5
1/142
www.st.com
1
Contents
M24LR04E-R
Contents
1
2
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Signal descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
Serial clock (SCL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Serial data (SDA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
RF Write in progress / RF Busy (RF WIP/BUSY) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Energy harvesting analog output (Vout) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Antenna coil (AC0, AC1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.5.1
Device reset in RF mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
V
SS
ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Supply voltage (V
CC
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
Operating supply voltage V
CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Power-up conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Device reset in I²C mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Power-down conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3
4
User memory organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
System memory area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1
4.2
4.3
M24LR04E-R block security in RF mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1.1
Example of the M24LR04E-R security protection in RF mode . . . . . . . 25
M24LR04E-R block security in I²C mode (I2C_Write_Lock bit area) . . . . 26
Configuration byte and Control register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5
RF WIP/BUSY pin configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Energy harvesting configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
FIELD_ON indicator bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Configuration byte access in I²C and RF modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Control register access in I²C or RF mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.4
ISO 15693 system parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5
I
2
C device operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.1
5.2
Start condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Stop condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2/142
Doc ID 022208 Rev 4
M24LR04E-R
Contents
5.3
5.4
5.5
Acknowledge bit (ACK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Data input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
I²C timeout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.5.1
5.5.2
I²C timeout on Start condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
I²C timeout on clock period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
5.15
5.16
Memory addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Write operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Byte write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Page write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Minimizing system delays by polling on ACK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Read operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Random Address Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Current Address Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Sequential Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Acknowledge in Read mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
M24LR04E-R I
2
C password security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.16.1
5.16.2
I
2
C present password command description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
I
2
C write password command description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6
7
M24LR04E-R memory initial state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
RF device operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
7.1
7.2
7.3
RF communication and energy harvesting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Initial dialog for vicinity cards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
7.3.1
7.3.2
7.3.3
Power transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Operating field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
8
9
Communication signal from VCD to M24LR04E-R . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Data rate and data coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
9.1
9.2
9.3
Data coding mode: 1 out of 256 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Data coding mode: 1 out of 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
VCD to M24LR04E-R frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Doc ID 022208 Rev 4
3/142
Contents
M24LR04E-R
9.4
Start of frame (SOF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
10
Communication signal from M24LR04E-R to VCD . . . . . . . . . . . . . . . . 52
10.1
10.2
10.3
Load modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Subcarrier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Data rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
11
Bit representation and coding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
11.1
Bit coding using one subcarrier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
11.1.1
11.1.2
High data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Low data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
11.2
Bit coding using two subcarriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
11.2.1
11.2.2
High data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Low data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
12
M24LR04E-R to VCD frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
12.1
SOF when using one subcarrier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
12.1.1
12.1.2
High data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Low data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
12.2
SOF when using two subcarriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
12.2.1
12.2.2
High data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Low data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
12.3
EOF when using one subcarrier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
12.3.1
12.3.2
High data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Low data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
12.4
EOF when using two subcarriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
12.4.1
12.4.2
High data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Low data rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
13
14
15
Unique identifier (UID) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Application family identifier (AFI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Data storage format identifier (DSFID) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
15.1
CRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
16
4/142
M24LR04E-R protocol description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Doc ID 022208 Rev 4
M24LR04E-R
Contents
17
M24LR04E-R states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
17.1
17.2
17.3
17.4
Power-off state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Ready state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Quiet state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Selected state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
18
Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
18.1
18.2
18.3
Addressed mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Non-addressed mode (general request) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Select mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
19
Request format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
19.1
Request flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
20
Response format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
20.1
20.2
Response flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Response error code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
21
Anticollision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
21.1
Request parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
22
23
24
25
Request processing by the M24LR04E-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Explanation of the possible cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Inventory Initiated command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Timing definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
25.1
25.2
25.3
t1: M24LR04E-R response delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
t2: VCD new request delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
t
3
: VCD new request delay when no response is received
from the M24LR04E-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
26
Command codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
26.1
26.2
Inventory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Stay Quiet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Doc ID 022208 Rev 4
5/142
