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FM1004——4KCPU卡芯片

文章出處:http://www.nyfzw.net 作者:上海復旦微電子股份有限公司   人氣: 發(fā)表時間:2011年09月04日

[文章內容簡介]:FM1004——4KCPU卡芯片

   關鍵字: FM1004芯片  上海復旦  仿真系統(tǒng)  

  IC卡芯片是上海復旦微電子股份公司的一個主要發(fā)展方向,繼去年成功推出8K存儲卡芯片F(xiàn)M4428及1KCPU卡芯片F(xiàn)M1001后,公司又相繼開發(fā)完成了2K、4K、8K、16KCPU卡芯片,可廣泛應用于社保、交警、加油等領域。
  FM1004芯片是復旦微電專為銀行交易設計的高性能CPU卡芯片,完全符合中國金融集成電路(IC)卡規(guī)范和ISO7816規(guī)范,現(xiàn)已有多家國內主要COS系統(tǒng)商在該系列芯片平臺上開發(fā)、移植COS。下面對該芯片做一簡單介紹。

1、芯片簡介
  FM1004采用多種安全機制保證交易的安全性。同時使用高品質的新加坡特許半導體公司的EEPROM工藝,確保了足夠長的存貯單元擦寫時間和數(shù)據(jù)保存時間。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寫功能。多種EEPROM寫入方式增加了程序編寫的靈活性,同時也提高了芯片的處理速度,減少了交易的等待時間;
  (2)32位隨機數(shù)發(fā)生器。隨機數(shù)的硬件產生用于取消軟件生成隨機數(shù)可能引入的某種確定性,通過內部時鐘和上電過程引起的不確定,再可以結合軟件生成的隨機數(shù),產生出真正意義上的隨機數(shù)。使得無論硬件、軟件的設計者都無法重復產生相同的數(shù)字;
  (3)高低頻檢測功能。輸入過低和過高的時鐘頻率都能導致芯片復位,用以防止入侵者進行靜態(tài)分析和惡意操作;
  (4)具有掉電復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,用來防止電源變化導致EEPROM數(shù)據(jù)讀錯;另一方面,在電源波動很大的情況下,通過及時復位保證芯片中的數(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)存儲區(qū),又可作為程序存儲區(qū),方便系統(tǒng)升級。

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

3、結構基本圖
  1圖是FM1004的結構框圖。CPU部分采用改進的PIC16C65系列CPU,不僅速度快于標準的PIC16C65,而且增添了一些測試指令和執(zhí)行EEPROM中的程序的功能。GuardingCircuit是芯片的安全保護電路,完成上電復位,低電壓復位,防分析控制等功能。芯片接口電路(interface)有多重ESD保護設計及輸入噪聲去除電路。EEPROM接口電路包括地址譯碼、電荷泵、頁寫控制電路,CPU通過EEPROM接口電路完成對EEPROM的讀寫操作,頁寫功能通過對EEPROM頁寫控制字的不同賦值來實現(xiàn)。內建自測模塊加上CPU專門為測試設計的指令,可極快地完成芯片的測試和初始化。

圖1FM1004結構框圖

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擴展到64K。FM1004的RAM的尋址方式在PIC16的基礎上作了改進,對BANK1的前32個字節(jié)進行間接尋址操作可以訪問到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2K的程序調用要通過寄存器PCLATH來實現(xiàn)。應用EEPROM程序時,將PCLATH修改為11100xxx后,再執(zhí)行CALL或者GOTO等跳轉指令,就可以執(zhí)行EEPROM中的程序。另外一種方法是在修改PCL時,PCLATH的內容也會賦值到PC的高八位,同樣可實現(xiàn)跳轉功能。

5、軟件開發(fā)支持
  復旦微電專門開發(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)商在復旦微電的芯片平臺上順利開發(fā)、移植COS,并能在最終投片生產前完整地驗證軟硬件配合的正確性。

本文關鍵詞:FM1004——4KCPU卡芯片
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