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FM1004——4KCPU卡芯片

文章出處:http://m.botanicstilllife.com 作者:上海復(fù)旦微電子股份有限公司   人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年09月04日

[文章內(nèi)容簡(jiǎn)介]:FM1004——4KCPU卡芯片

   關(guān)鍵字: FM1004芯片  上海復(fù)旦  仿真系統(tǒng)  

  IC卡芯片是上海復(fù)旦微電子股份公司的一個(gè)主要發(fā)展方向,繼去年成功推出8K存儲(chǔ)卡芯片F(xiàn)M4428及1KCPU卡芯片F(xiàn)M1001后,公司又相繼開(kāi)發(fā)完成了2K、4K、8K、16KCPU卡芯片,可廣泛應(yīng)用于社保、交警、加油等領(lǐng)域。
  FM1004芯片是復(fù)旦微電專為銀行交易設(shè)計(jì)的高性能CPU卡芯片,完全符合中國(guó)金融集成電路(IC)卡規(guī)范和ISO7816規(guī)范,現(xiàn)已有多家國(guó)內(nèi)主要COS系統(tǒng)商在該系列芯片平臺(tái)上開(kāi)發(fā)、移植COS。下面對(duì)該芯片做一簡(jiǎn)單介紹。

1、芯片簡(jiǎn)介
  FM1004采用多種安全機(jī)制保證交易的安全性。同時(shí)使用高品質(zhì)的新加坡特許半導(dǎo)體公司的EEPROM工藝,確保了足夠長(zhǎng)的存貯單元擦寫時(shí)間和數(shù)據(jù)保存時(shí)間。使用高速的8位RISC處理器,在指令集上和Microchip公司的PIC16系列兼容,但速度比其快4倍。
  (1)供單字節(jié)、4字節(jié)、8字節(jié)、16字節(jié)、4K字節(jié)全寫等多種模式的頁(yè)寫功能。多種EEPROM寫入方式增加了程序編寫的靈活性,同時(shí)也提高了芯片的處理速度,減少了交易的等待時(shí)間;
  (2)32位隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。隨機(jī)數(shù)的硬件產(chǎn)生用于取消軟件生成隨機(jī)數(shù)可能引入的某種確定性,通過(guò)內(nèi)部時(shí)鐘和上電過(guò)程引起的不確定,再可以結(jié)合軟件生成的隨機(jī)數(shù),產(chǎn)生出真正意義上的隨機(jī)數(shù)。使得無(wú)論硬件、軟件的設(shè)計(jì)者都無(wú)法重復(fù)產(chǎn)生相同的數(shù)字;
  (3)高低頻檢測(cè)功能。輸入過(guò)低和過(guò)高的時(shí)鐘頻率都能導(dǎo)致芯片復(fù)位,用以防止入侵者進(jìn)行靜態(tài)分析和惡意操作;
  (4)具有掉電復(fù)位電路和寬電源電壓的讀電路。一方面,F(xiàn)M1004具有寬電源范圍的讀電路,用來(lái)防止電源變化導(dǎo)致EEPROM數(shù)據(jù)讀錯(cuò);另一方面,在電源波動(dòng)很大的情況下,通過(guò)及時(shí)復(fù)位保證芯片中的數(shù)據(jù)安全;
  (5)具有下載程序到EEPROM功能。EEPROM既可作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),又可作為程序存儲(chǔ)區(qū),方便系統(tǒng)升級(jí)。

2、產(chǎn)品特點(diǎn)
  ●8位高速CPU體系結(jié)構(gòu)   
  ●寫入時(shí)間為2.3ms
  ●8K用戶ROM      
  ●頁(yè)寫功能
  ●224BytesRAM     
  ●掉電復(fù)位電路
  ●4KBytesEEPROM    
  ●工作電壓2.7~5.5V
  ●新加坡特許半導(dǎo)體公司0.6um的EEPROM工藝
  ●抗靜電能力超過(guò)5000V
  ●流程100,000次擦寫
  ●數(shù)據(jù)保持時(shí)間超過(guò)10年

3、結(jié)構(gòu)基本圖
  1圖是FM1004的結(jié)構(gòu)框圖。CPU部分采用改進(jìn)的PIC16C65系列CPU,不僅速度快于標(biāo)準(zhǔn)的PIC16C65,而且增添了一些測(cè)試指令和執(zhí)行EEPROM中的程序的功能。GuardingCircuit是芯片的安全保護(hù)電路,完成上電復(fù)位,低電壓復(fù)位,防分析控制等功能。芯片接口電路(interface)有多重ESD保護(hù)設(shè)計(jì)及輸入噪聲去除電路。EEPROM接口電路包括地址譯碼、電荷泵、頁(yè)寫控制電路,CPU通過(guò)EEPROM接口電路完成對(duì)EEPROM的讀寫操作,頁(yè)寫功能通過(guò)對(duì)EEPROM頁(yè)寫控制字的不同賦值來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)建自測(cè)模塊加上CPU專門為測(cè)試設(shè)計(jì)的指令,可極快地完成芯片的測(cè)試和初始化。

圖1FM1004結(jié)構(gòu)框圖

4、地址總線分配
  ROM、RAM都有專用地址和數(shù)據(jù)總線和CPU相連,其中ROM的地址空間可以很方便地?cái)U(kuò)展到64K。FM1004的RAM的尋址方式在PIC16的基礎(chǔ)上作了改進(jìn),對(duì)BANK1的前32個(gè)字節(jié)進(jìn)行間接尋址操作可以訪問(wèn)到RAM空間,所以能比PIC16多出32字節(jié)的RAM可供使用。EEPROM和隨機(jī)數(shù)發(fā)生器共用一組地址和數(shù)據(jù)總線,使用PIC16CPU的PortB、PortC口作為地址總線,PortD口作為8位雙向數(shù)據(jù)總線,地址空間總共為64K。
  FM1004的程序空間共有64K,其中前56K程序空間規(guī)劃為ROM空間,后8K程序空間為EEPROM空間(PC的最高三位為“111”);由于FM1004的實(shí)際配置為ROM8K,EEPROM4K,所以能被使用的程序空間為8K+2K。其中ROM的程序地址為0000H~1FFFH,EEPROM的程序地址為E000H到E7FFH。
  FM1004中的程序以2K分段,跨過(guò)2K的程序調(diào)用要通過(guò)寄存器PCLATH來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用EEPROM程序時(shí),將PCLATH修改為11100xxx后,再執(zhí)行CALL或者GOTO等跳轉(zhuǎn)指令,就可以執(zhí)行EEPROM中的程序。另外一種方法是在修改PCL時(shí),PCLATH的內(nèi)容也會(huì)賦值到PC的高八位,同樣可實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)功能。

5、軟件開(kāi)發(fā)支持
  復(fù)旦微電專門開(kāi)發(fā)了一系列的仿真系統(tǒng),包括PIC16的仿真器、FPGA仿真器以及仿真芯片等,以協(xié)助COS系統(tǒng)商在復(fù)旦微電的芯片平臺(tái)上順利開(kāi)發(fā)、移植COS,并能在最終投片生產(chǎn)前完整地驗(yàn)證軟硬件配合的正確性。

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