随着金税工程的推广，税控市场将得到迅猛发展，作为四大税控产品之一，其市场份额不容小觑，税控厂家需要为产品的性能、成本做多方面考量。之前各个厂家的税控器方案，可能因为成本的考虑选择了8位单片机，也有因为性能扩展的需要选择16位、32位MCU作为税控器主控芯片。今天，ST(意法半导体公司)延续了其之前基于STR7的税控器体系架构，并借鉴在STR9银税一体机方案中的经验，推出了一款采用2这一高性能、的税控器方案。

方案介绍

与以往方案(图1)对比，STM32方案(图2)结构简单，模块功能化，减少了外部数据总线的数量，有效减小制板面积，很好地保证了系统的可靠性及安全性。ST还提供详细的设计报告，无论是软件还是硬件的开发都大大缩短了厂家的开发时间。在正式生产时，ST可以提供方案中大部分芯片，避免了采购时可能出现供应商多、采购渠道混乱的情况，保障其产品快速推向市场。

● 开发工具

开发工具推荐两家：IAR和KEIL(国内部分工程师可能习惯ADS，但ARM公司已不再对ADS软件进行维护更新，故无法支持新的IC，如STM32)。IAR的ISO/ANSI C/C++编译器能产生精简、快速的代码，并能支持扩展的嵌入式C++特性，包括模板和标准模板库(STL)。KEIL是用过51单片机的工程师都很熟悉的工具，被ARM公司收购之后，在IDE中可以直接使用ARM的工具链，具有强大的软件仿真功能，对于习惯用ADS的工程师来说，KEIL是个不错的选择，因为代码基本不需要修改，只需要在KEIL中重建工程即可实现平台的转换移植。

● 主控制芯片

ST的STM32系列32位闪存微控制器基于ARM Cortex-M3内核，这是一款专为嵌入式应用而开发的内核。STM32在Cortex-M3架构上进行了多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2指令集、大幅度提高的中断响应，而且所有新功能都同时具有优异的功耗水平，结构见图3。

相较于8位、16位单片机，ARM核的好处是低功耗、高性能，相同的软件在不同的核之间可以兼容。相较于ARM系列其他芯片，STM32运行速度更快，性能也得到很大提高，在核上设计了单周期乘法制定的硬件触发。在代码的密度上，比普通32位单片机省30%～45%;与16位单片机相比，代码空间可以节省50%;如果拿8位单片机作比较，代码空间可以节省70%左右。功耗方面，STM32工作在1MHz频率下为0.15mW，只有ARM7的一半，所以在相同的工作模式下面，STM32可以减少30%的功耗，内核电压是1.8V，芯片电压是3.3V，可以选择睡眠模式、待机模式，保证低功耗应用的要求。

系统的外围控制非常丰富： 最大256kB FLASH(相当于ARM7的450kB空间)、最大20kB RAM、2个I2C接口、2个SPI接口、3个智能IC卡接口(与UART复用)符合ISO7816协议、USB 2.0接口、80个快速I/O口、16通道的12位A/D转换器、7个定时器(包含一个RTC)、支持通过UART实现IAP功能、IC卡读写器。

STM32的3个UART口可以通过内部寄存器配置成智能卡模式，符合ISO7816-3标准所定义的异步协议。另外，方案中设计了硬件保护电路，随时监测电路状况，为系统提供完善的IC卡短路保护。

● USB通信

STM32的USB接口符合USB2.0全速设备的技术规范，软件设计遵循CDC(Communication Device Class)规范，虚拟成一个模拟串口与上位机通讯。使用时，无需改变上位机程序，只需要在第一次使用时安装虚拟串口驱动stmcdc.inf，之后联机时选择USB虚拟的串口号即可，并且可以与另一标准串口“同时”连接，不会造成通讯异常。

● 日历时钟

M41T83是一款提供出厂前校准的串行实时时钟(RTC)芯片(图4)，包括一个400kHz的I2C接口、模拟校准、一个可编程的自动重载计数器/计时器和两个闹铃。它采用内建晶体的封装，提前校准精度大约为5ppm，利用一个一次性可编程(OTP)寄存器，可以在工厂测试期间微调片上32.768kHz振荡器的内部负载电容，确保这些产品每月计时精确度在12s内。另外，当电源电压VCC断开时，芯片会自动转接备用电源，备用电流低至450nA(典型值)，还有一个内置电池监控器负责检查备用电源电压，当需要更换电池时发出提示信号。在电源恢复后产生200ms的复位信号，这个上电复位/低压检测功能可以为设计工程师节省一个独立的板上复位IC。ST还应不同客户应用的需要，提供M41T82的低价解决方案：去掉了看门狗、方波信号发生器和闹铃提醒功能，但是保留了400kHz I2C总线接口、模拟用户校准、电源切换高精度电压参考管、电池监控器、12字节的NVRAM和复位输出，并采用占位很小的8引脚SOIC低价封装。

● 电源管理

整个系统可以通过USB连接PC供电或通过板上的插座外接电源供电。另外设计了专用的电压检测电路对外部供电进行监控，并采用一个2.7V、3.3F的电容作为外部供电停止后的备用电源，保证当前税控流程的完整，防止操作中数据丢失，其保护时间可达15s。

● 数据存储

FLASH M25P64通过SPI串行接口与MCU连接，大大简化了系统设计，减少了封装的引脚数量及总线干扰。FLASH采用优质的CMOS制造工艺，数据保存期限至少20年，每扇区擦写次数保证10万次，其中包括整体擦除和扇区擦除指令。它的数据传输时钟频率可达50MHz，数据读取吞吐量最高50Mbps，并设计有深节能模式(power-down)，仅消耗1mA电流，从而大幅度降低了系统功耗。在设计中，为了迎合不同用户的需求，从2MB~16MB容量型号的芯片软硬件完全兼容，其中软件被分为两层：底层API是以页面和扇区为对象的读写和擦除操作;高层API是以整个统一存储空间为对象的读写透明操作，完全无需顾及因为硬件的特殊性而产生的各种限制(如跨页编程、跨扇区编程、在已经有内容的区域更新内容、跨页更新内容、跨扇区更新内容等等)。FLASH的写操作流程见图5。

● U盘读写

CH375是一个带UART接口的USB总线通用接口芯片，内部集成了PLL倍频器、主从USB接口SIE、数据缓冲区、被动并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议处理器和通用的固件程序等;串行接口速度可达460800bps，利用其动态链接库实现USB-HOST主机方式读写U盘。支持常用的FAT12、FAT16和FAT32文件系统，支持U盘最大容量100GB。在读写操作中，不需要考虑文件系统，只需要了解文件名、文件长度等基本资料。

● 软件流程

STM32税控器适用于PC开具税控发票的场所，通过税控IC卡的相互认证，可连接外部税控打印机打印税控防伪发票，存储相关税控数据，并完成申报完税及核查的所有税控应用。其软硬件设计均通过国家电子计算机质量监督检验中心的税控检测，完全符合国家税控标准。

结束语

本方案与其他厂家税控器方案比较，在生产和研发成本大大降低的条件下，安全性、功耗和性能方面还有很大的提升。

【 STM32 】

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex®-M0，M0+，M3, M4和M7内核(ST's product portfolio contains a comprehensive range of microcontrollers, from robust, low-cost 8-bit MCUs up to 32-bit ARM-based Cortex®-M0 and M0+, Cortex®-M3, Cortex®-M4 Flash microcontrollers with a great choice of peripherals. ST has also extended this range to include an ultra-low-power MCU platform)[1] 。按内核架构分为不同产品：

主流产品(STM32F0、STM32F1、STM32F3)、超低功耗产品(STM32L0、STM32L1、STM32L4、STM32L4+)、高性能产品(STM32F2、STM32F4、STM32F7、STM32H7)。

产品介绍

在STM32F105和STM32F107互连型系列微控制器之前，意法半导体已经推出STM32基本型系列、增强型系列、USB基本型系列、互补型系列;新系列产品沿用增强型系列的72MHz处理频率。内存包括64KB到256KB闪存和 20KB到64KB嵌入式SRAM。新系列采用LQFP64、LQFP100和LFBGA100三种封装，不同的封装保持引脚排列一致性，结合STM32平台的设计理念，开发人员通过选择产品可重新优化功能、存储器、性能和引脚数量，以最小的硬件变化来满足个性化的应用需求。

截至2010年7月1日，市面流通的型号有：

基本型：STM32F101R6、STM32F101C8、STM32F101R8、STM32F101V8、STM32F101RB、STM32F101VB

增强型：STM32F103C8、STM32F103R8、STM32F103V8、STM32F103RB、STM32F103VB、 STM32F103VE、STM32F103ZE

STM32型号的说明：以STM32F103RBT6这个型号的芯片为例，该型号的组成为7个部分，其命名规则如下：

1· STM32~ STM32代表ARM Cortex-M内核的32位微控制器。

2· F~ F代表芯片子系列。

3· 103~ 103代表增强型系列。

4· R~ R这一项代表引脚数，其中T代表36脚，C代表48脚，R代表64脚，V代表100脚，Z代表144脚，I代表176脚。

5· B~ B这一项代表内嵌Flash容量，其中6代表32K字节Flash，8代表64K字节Flash，B代表128K字节Flash，C代表256K字节Flash，D代表384K字节Flash，E代表512K字节Flash，G代表1M字节Flash。

6· T~ T这一项代表封装，其中H代表BGA封装，T代表LQFP封装，U代表VFQFPN封装。

7· 6~ 6这一项代表工作温度范围，其中6代表-40——85℃，7代表-40——105℃。

互联型

全新STM32互联型(Connectivity)系列微控制器增加一个全速USB(OTG)接口，使终端产品在连接另一个USB设备时既可以充当USB主机又可充当USB从机;还增加一个硬件支持IEEE1588精确时间协议(PTP)的以太网接口，用硬件实现这个协议可降低CPU开销，提高实时应用和联网设备同步通信的响应速度。

全新互联型系列还是STM32家族中首款集成两个CAN2.0B控制器的产品，让开发人员能够研制可连接两条工业标准CAN(控制器区域网)总线的网关设备。此外，新系列微控制器还支持以太网、USB OTG和CAN2.0B外设接口同时工作，因此，开发人员只需一颗芯片就能设计整合所有这些外设接口的网关设备。

STM32互联型系列产品强化了音频性能，采用一个先进的锁相环机制，实现音频级别的I2S通信。结合USB主机或从机功能，STM32可以从外部存储器(U盘或MP3播放器)读取、解码和输出音频信号。设计人员还可以在新系列微控制器上开发人机界面(HMI)功能，如播放和停止按键，以及显示器界面。这个功能使其可用于各种家庭音响设备，如音响底座系统、闹钟/音乐播放器和家庭影院。

新系列产品整合先进的面向连接的外设，标准的STM32外设(包括一个PWM定时器)，高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU，这些特性使开发人员可以在设备上(如家电、楼宇或工业自动化)整合多种功能，如马达控制、用户界面控制和设备互连功能。其它目标应用包括需要联网、数据记录或USB外设扩展功能的系统，如病患监视、销售终端机、自动售货机和保安系统。

包括新的互联型系列在内的STM32系列微控制器具有多种配套软件和开发工具，其中包括意法半导体免费提供的软件库以及第三方工具厂商的广泛支持。意法半导体还将推出一个新的评估板，目前正在向大客户提供STM32F105和STM32F107互联型系列的样片。

新系列

STM32互连型系列产品分为两个型号： STM32F105和STM32F107。STM32F105具有USB OTG 和CAN2.0B接口。STM32F107在USB OTG 和CAN2.0B接口基础上增加了以太网10/100 MAC模块 。片上集成的以太网MAC支持MII和RMII，因此，实现一个完整的以太网收发器只需一个外部PHY芯片。只使用一个25MHz晶振即可给整个微控制器提供时钟频率，包括以太网和USB OTG外设接口。微控制器还能产生一个25MHz或50MHz的时钟输出，驱动外部以太网PHY层芯片，从而为客户节省了一个附加晶振。

音频功能方面，新系列微控制器提供两个I2S音频接口，支持主机和从机两种模式，既用作输入又可用作输出，分辨率为16位或32位。音频采样频率从8kHz到96kHz。利用新系列微控制器强大的处理性能，开发人员可以用软件实现音频编解码器，从而消除了对外部组件的需求。

把U盘插入微控制器的USB OTG接口，可以现场升级软件;也可以通过以太网下载代码进行软件升级。这个功能可简化大型系统网络(如远程控制器或销售终端设备)的管理和维护工作。

架构优势

除新增的功能强化型外设接口外，STM32互连系列还提供与其它STM32微控制器相同的标准接口，这种外设共用性提升了整个产品家族的应用灵活性，使开发人员可以在多个设计中重复使用同一个软件。新STM32的标准外设包括10个定时器、两个12位1-Msample/s 模数转换器 (交错模式下2-Msample/s)、两个12位数模转换器、两个I2C接口、五个USART接口和三个SPI端口。新产品外设共有12条DMA通道，还有一个CRC计算单元，像其它STM32微控制器一样，支持96位唯一标识码。

新系列微控制器还沿续了STM32产品家族的低电压和节能两大优点。2.0V到3.6V的工作电压范围兼容主流的电池技术，如锂电池和镍氢电池，封装还设有一个电池工作模式专用引脚Vbat。以72MHz频率从闪存执行代码，仅消耗 27mA电流。低功耗模式共有四种，可将电流消耗降至两微安。从低功耗模式快速启动也同样节省电能;启动电路使用STM32内部生成的8MHz信号，将微控制器从停止模式唤醒用时小于6微秒。

低功耗性能

意法半导体的EnergyLite™超低功耗技术平台是STM32L取得业内领先的能效性能的关键。这个技术平台也被广泛用于意法半导体的8位微控制器STM8L系列产品。EnergyLite™超低功耗技术平台基于意法半导体独有的130nm制造工艺，为实现超低的泄漏电流特性，意法半导体对该平台进行了深度优化。在工作和睡眠模式下，EnergyLite™超低功耗技术平台可以最大限度提升能效。此外，该平台的内嵌闪存采用意法半导体独有的低功耗闪存技术。这个平台还集成了直接访存(DMA)支持功能，在应用系统运行过程中关闭闪存和CPU，外设仍然保持工作状态，从而可为开发人员节省大量的时间。

除最为突出的与制程有关的节能特色外，STM32L系列还提供更多其它的功能，开发人员能够优化应用设计的功耗特性。通过六个超低功耗模式，STM32L系列产品能够在任何设定时间以最低的功耗完成任务。这些可用模式包括：(在1.8V/25°C环境的初步数据)

· 10.4μA低功耗运行模式，32kHz运行频率

· 6.1 μA低功耗睡眠模式，一个计时器工作

· 1.3 μA 停机模式：实时时钟(RTC)运行，保存上下文，保留RAM内容

· 0.5 μA 停机模式：无实时时钟运行，保存上下文，保留RAM内容

· 1.0μA待机模式：实时时钟运行，保存后备寄存器

· 270nA待机模式：无实时时钟运行，保存后备寄存器

STM32L系列新增低功耗运行和低功耗睡眠两个低功耗模式，通过利用超低功耗的稳压器和振荡器，微控制器可大幅度降低在低频下的工作功耗。稳压器不依赖电源电压即可满足电流要求。STM32L还提供动态电压升降功能，这是一项成功应用多年的节能技术，可进一步降低芯片在中低频下运行时的内部工作电压。在正常运行模式下，闪存的电流消耗最低230μA/MHz，STM32L的功耗/性能比最低185μA/DMIPS。

此外，STM32L电路的设计目的是以低电压实现高性能，有效延长电池供电设备的充电间隔。片上模拟功能的最低工作电源电压为1.8V。数字功能的最低工作电源电压为1.65V，在电池电压降低时，可以延长电池供电设备的工作时间。

STM32 ARM Cortex 32位微控制器

The STM32 family of 32-bit Flash microcontrollers based on the Arm® Cortex®-M processor is designed to offer new degrees of freedom to MCU users. It offers products combining very high performance, real-time capabilities, digital signal processing, and low-power and low-voltage operation, and connectivity, while maintaining full integration and ease of development.

The unparalleled and large range of STM32 devices, based on an industry-standard core and accompanied by a vast choice of tools and software, makes this family of products the ideal choice, both for small projects or an entire platforms.

STM32 celebrates 10 years of innovation

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【 M41T83 】串行实时时钟芯片

【性能 参数】

采用16脚QFN16和18脚SOX18封装。M41T83是一款提供出厂前校准的串行实时时钟(RTC)芯片，包括一个400kHz的I2C接口、模拟校准、一个可编程的自动重载计数器/计时器和两个闹铃。它采用内建晶体的封装，提前校准精度大约为5ppm，利用一个一次性可编程(OTP)寄存器，可以在工厂测试期间微调片上32.768kHz振荡器的内部负载电容，确保这些产品每月计时精确度在12s内。另外，当电源电压VCC断开时，芯片会自动转接备用电源，备用电流低至450nA(典型值)，还有一个内置电池监控器负责检查备用电源电压，当需要更换电池时发出提示信号。在电源恢复后产生200ms的复位信号，这个上电复位/低压检测功能可以为设计工程师节省一个独立的板上复位IC。ST还应不同客户应用的需要，提供M41T82的低价解决方案：去掉了看门狗、方波信号发生器和闹铃提醒功能，但是保留了400kHz I2C总线接口、模拟用户校准、电源切换高精度电压参考管、电池监控器、12字节的NVRAM和复位输出。

封装引脚图：

【 M25P64 】

M25P64概述

M25P64是一款带有先进写保护机制和高速SPI总线访问的8 M字节串行Flash存储器，该存储器主要特点：8 M字节的存储空间;写入1页数据所需时间为1.4 ms(典型值);能单块擦除和整块擦除：2.7～3.6 V单电源供电电压;SPI总线和50 MHz数据传输时钟频率;每扇区擦写次数保证10万次、数据保存期限至少20年。该款器件特别适用于一体化打印机、PC主板、机顶盒、CD唱机和DVD视盘机、数字电视、数码相机、图形卡和平面显示器等各种应用的代码和数据存储需求。

M25P64采用SOl6封装，其引脚排列图如图1所示。其部分主要引脚功能描述如下：引脚Q：输出串行数据。引脚D：输入串行数据。引脚C：串行时钟信号输入。引脚S：片选，该引脚低电平有效。若为高电平，串行数据输出(Q)为高阻抗状态。引脚HOLD：控制端，暂停串行通信。在HOLD状态下，串行数据输出(Q)为高阻抗，时钟输入(C)和数据输入(D)无效。引脚W：写保护端，能够限制写指令和擦除指令的操作区域，低电平有效。

M25P64工作原理

M25P64写入一个字节数据需写使能(WREN)和写入(PP)指令，后者具有4个字节。采用这两个指令实现单页编程。对于某个单字节空间的操作，在使用PP指令之前需要对其擦除(FFh)。擦除操作可通过单块擦除指令(SE)和整块擦除(BE)来完成。擦除之前需要先执行WREN指令。当片选S信号为低电平，则选中该器件，此时处于有效电源模式;当片选S信号为高电平，器件未被选中，但能在所有内部指令周期(写入，擦除，写状态寄存器)完成前保持有效电源模式。等指令周期完成则进入备用电源模式。通过特殊指令来读取或设置状态寄存器内的状态位和控制位，实现相应操作。

在该器件所有输入输出的指令、地址和数据中，数据置于首位。当片选信号被拉为低电平，在时钟信号的第一个下降沿开始采样数据输入信号。每个指令序列都是以单字节指令代码开头，紧接着就是地址或数据。在读取数据、快速读取数据、读状态寄存器、读标识和读电子签名时，数据输出序列紧随输入指令序列。当数据输出序列的所有数据位都输出后，片选信号置为高电平。而在页面数据写入、单块擦除、整块擦除、写状态寄存器、写使能和写无效时，片选信号必须在一个字节内置为高电平。否则，指令不执行。也就是说，拉低片选信号后，时钟信号必须是8的整数倍。在写状态寄存器周期、数据写入周期或者擦除周期，则忽略任何对存储空间的访问，并不会对这些周期产生影响。表l为M25P64的指令表。

(1)写使能(WREN) 写使能指令用于设置内部写使能锁存器位。在页面数据写入、单块擦除、整块擦除和写状态寄存器之前，必须先执行写使能。当片选信号拉低后，就开始执行写使能指令，接着传输指令。指令发送完后，片选信号置为高电平。写使能时序如图2所示。

(2)读状态寄存器(RDSR)几乎在任何时刻都能读取状态寄存器的值，甚至器件处于写入数据、擦除或写状态寄存器周期时。此时建议在传输新指令之前应先检查WIP位。状态寄存器的格式如表2所示。

表2中，WIP位能够确定存储空间是否处于写状态寄存器、写入或擦除周期。WIP为“1”时则处于以上几个周期。WEL位能够确定内部写使能锁存器的状态。写入“1”时置位。写入“0”时，写状态寄存器、数据写入和擦除指令都无效。BP2，BPl，BPO位确定软件写保护的区域大小，并且是非易失性的。SRWD位用于在写无效位和写保护引脚工作时可使该器件处于硬件保护模式。此模式下，3个非易失性位变为只读位，并且写状态寄存器指令不会执行。

(3)读取数据(READ) 首先需将片选信号拉为低电平，接着读取数据指令和3个字节的地址(A23~A0)。然后通过数据输出引脚(O)输出该地址存储内容。地址的首字节可以是任意值。在输出每个字节数据后，地址自动加1，跳至下一地址。因此，整个存储空间的数据读取可通过一个简单的数据读取指令(READ)完成。当达到最高地址时，地址计数器自动清零。片选信号置为高电平可终止数据读取指令(READ)。数据输出的任何时候，片选信号都置为高电平。该器件处于擦除或数据写入周期时，数据读取指令无效并且对当前周期无任何影响。其页面数据写入指令时序如图3所示。

(4)页面数据写入(PP)执行PP指令之前，必须先执行写使能指令。写使能指令解码后，器件设置为写使能锁存器。片选信号必须拉低，接着是PP指令代码、3字节的地址和数据输入(至少一个字节)。如果地址的低8位(A7～AO)不全是O而写入的数据字节超出当前页的地址，超出部分则从下一页首地址开始写入。在整个数据写入时序中，片选信号必须拉低。如果写入的数据字节数大于256，则先前所锁存的数据被丢弃。将正确写入最后256态寄存器核对WIP位的值。若为1，则表明处于自定时数据写入周期;若为0，则此周期完成。如果某一页受到块保护(BP2，BPl，BP0位)，则不能执行对此页的数据写入操作。按照上述指令操作，能够获得驱动程序的流程图。图4为数据写入(PP)操作的程序流程。

【 税控器 】

税控器，英文名：fiscal processor，是国家解决税收电子化的产品之一，它能很好地实现税控功能。

税控器

税控器(Fiscal Processor)是指在计算机或其它电子设备配合下实现税控功能的电子装置。可以保证经营数据

正确生成、可靠存贮和安全传输，满足税务机关的管理和数据核查要求。税控器是一种具有法律严肃性和不可破坏性的带有计税功能的装置，不仅是商业企业经营管理的得力助手，也是税务人员常驻店内采集销售数据的执法代表。税控器产生的税控数据被分别存储在税控卡和税控存储器中，是向税务机关纳税的凭据。税控器适用于已应用计算机管理的商业企业、酒店、宾馆等餐饮、娱乐、服务企业，是对已经应用计算机网络化管理的餐饮、娱乐、服务等商业企业的改造。

税控器系统组成

基本的税控器系统是由宿主机、税控器、发票打印机和IC卡读写器组成。

部件和基本功能

税控器：税控器能够产生并记录发票的营业数据;能够将记录后的发票的营业数据写入用户卡进行报税;能够与宿主机进行串口(USB口)通信，浏览营业数据;能够驱动打印机打印营业数据。

宿主机(通过发送控制命令的方式，配合税控器实现税控功能的计算机)：写税控器，对税控器初始化处理;读出税控器中营业数据。

发票打印机：接受税控器的指令，打印税控发票。

IC卡：微处理器的IC卡具有安全功能并增加了税控专用命令，IC卡包括税控卡、用户卡、管理卡;通过税控卡正确生成税控数据，税控数据分别可靠存储在税控卡和税控存储器中;通过用户卡将税控数据安全传递到税务机关的税控管理系统，税控机关通过管理卡检查税控器的交易情况。