FM4428 8K 位接触式逻辑加密卡电路技术手册 V3.1
1 产品综述
1.1 产品简介
FM4428 是上海复旦微电子集团股份有限公司设计的接触式逻辑加密卡电路，容量为 1K X 8 Bits EEPROM，带写保护功能及编程安全码认证功能。外围接口遵循 ISO7816 协议标准（同步传输），可广泛用于各类 IC 存储卡。
1.2 产品特点
1024×8 bit EEPROM 存储单元
字节寻址
写保护功能
1024×1 bit 写保护位
串行 3 线总线接口
数据输出显示操作结束
大于 100,000 擦写周期
大于 10 年数据保存期
接触式串行接口，遵循 ISO7816 协议标准（同步传输）
2 Byte 编程安全认证码 PSC ，只有 PSC 认证通过后才可改写数据
兼容 SLE4428
1.3 引脚说明
2 功能说明
2.1 功能框图
图 2-1 FM4428 功能框图
2.2 存储器总览
图 2-2 FM4428 存储器总览
2.3 功能描述
FM4428 为一款 8K 位逻辑加密卡电路，具有一个 1024 字节的 EEPROM 主存储区（见图 2-2）和一个 1024 位 PROM 保护存储区。主存储区按字节进行擦除和写入。擦除时，数据字节的 8 位都置为逻辑 1；写入时，EEPROM 各单元的信息，可根据输入数据按位改写成逻辑“0”（EEPROM中数据与输入的新数据进行逻辑与）。通常，一次数据的改写过程由一次擦除和一次写入过程组成。EEPROM 单元是否真的被擦除和（或）写入取决于主存储区中数据字节和新的数据字节的内容。如果指定位字节的 8 位没有一位需要 0 至 1 的翻转，就跳过擦除操作。在擦除操作完成或者跳过之后，如果不需要 1 至 0 的翻转，就省却写入操作。写或擦除的工作至少需要 5ms。
主存储区的每个字节可以通过写保护存储区中对应的位（出错计数器 EC 字节除外）而不可逆转地防止被改写。每个数据字节与保护存储区中的一位相对应，具有相同的地址。保护位一旦写入就不能再擦除。
FM4428 还提供一个对存储区进行写入/擦除操作控制的密码逻辑。为此包含了 1 字节出错计数器(EC) 和 2 字节可编程密码 (PSC)（见图 2-2）。加电后，除 EC 能写外外，整个存储区只能被读取；对 PSC 字节的读取只能读出全“0”。只有在校验数据和可编程密码 (PSC) 比较相同后才能进行写入和擦除操作。密码比较有八次机会，在八次比较失败后，出错计数器 (EC) 就封锁所有后续的任何尝试，即禁止对电路的任何擦、写操作。
2.3.1 复位和复位应答
上电后，芯片进入上电复位(POR)状态，上电复位状态可被复位信号结束。复位信号由 RST 自“0”变“1”开始，至 CLK 自“0”变“1”结束。复位信号可中止任何有效指令。上电复位后必须首先执行读操作，然后再进行其它操作。
复位应答遵循 ISO7816-3 同步传送方式。复位应答自动设置地址计数器为“0”并且送第一个数据位到 I/O 口，随着时钟信号的输入，相继地址的数据可被串行读出（见图 2-3）。
图 2-3 FM4428 复位和复位应答
2.3.2 指令格式
芯片通过 I/O 口输入和输出信号，RST 信号控制 I/O 数据方向：
RST=1，I/O 为指令输入方式；
RST=0，I/O 为数据输出方式。
指令具有如下格式：
指令长度为 24bit，分成 3 个 Byte：
第一个 Byte 中 s0－s5 是指令的控制字；其余两个 bit 和第二个 Byte 组成共 10bit 长度的目的地址A0－A9；最后一个 Byte 是操作数 D0－D7，在执行读操作的指令中该 Byte 无效（见图 2-4）。
图 2-4 FM4428 命令输入
图 2-5 FM4428 时序关系图
2.3.3 指令介绍
(1) 擦或带保护位写
写入数据同时置写保护位有效，该单元变为只读。
(2) 擦或不带保护位写
写入数据，不置写保护位，该单元仍可擦写。
(3) 带比较的保护位写
该指令执行时，将输入的比较数据与目的地址单元的内容作比较，如果一致，则把该目的地址单元所对应的保护位写为“0”；如果不一致，则不予改写。
图 2-6 FM4428 擦写操作
若只进行单擦或单写操作，则上图中“擦”“写”部分只存在“擦”或“写”，总周期为 102 个时钟。
(4) 带保护位读
该指令将目的地址单元的内容和其所对应的保护位一同读出，共 9bit。
(5) 不带保护位读
该指令将目的地址单元的内容读出，共 8bits。
图 2-7 FM4428 读操作（带保护位读和不带保护位读）
(6) 改写出错计数器
把出错计数器的内容按输入的屏蔽字将一位“1”写为“0”。
(7) 比较 PSC 字节
该指令将输入的 PSC 和 PSC 存储区的内容进行比较。比较通过之后擦写指令才可以进行。
2.3.4 PSC 认证
芯片内存有 2Byte 的可编程密码（PSC），如果用户未能通过 PSC 认证，则除出错计数器（EC）可写外，无权执行内存擦和写的操作，只可读取内存中除 PSC 单元之外的内容。编程安全码的认证过程必须通过以下步骤来实现（见图 2-8）：
将出错计数器（地址为“1021”）内一个“1”写为“0”；
送入第一个 Byte 的 PSC（地址为“1022”）；
送入第二个 Byte 的 PSC（地址为“1023”）；
PSC 认证通过后，出错计数器可擦；
PSC 认证是否通过可以从 I/O 口的状态来判断：
1). 擦出错计数器指令输入后的第 3 个时钟的上升沿，I/O 口从“1”变化为“0”，则表示 PSC 认证未通过，出错计数器无法擦除；
2). 擦出错计数器指令输入后的第 103 个时钟的上升沿，I/O 口从“1”变化为“0”，则表示 PSC 认通过，出错计数器已经被全部擦成“1”了。
PSC 字节的输入均从最低位至最高位依次送入，PSC 认证通过后，在掉电前除写保护是“0”的单元外，所有内存单元均可擦/可写
图 2-8 FM4428 PSC验证
3 技术参数
3.1 最大额定值
3.2 工作范围
3.3 直流电学特性
若非特别说明，指标适用于如下工作条件范围：T A =-40 ~85 ℃ ℃，T M =-25℃~60℃，Vcc=2.5V~5.5V
3.4 交流电学特性（见时序图 2-3 ，2-5 ）
若非特别说明，指标适用于如下工作条件范围：T A =-40 ~85 ℃ ℃，T M =-25℃~60℃，Vcc=2.5V~5.5V
