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FM4428 8K 位接触式逻辑加密卡电路技术手册 V3.1

2020-12-02 12:06:54 明申科技 48

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

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2  功能说明

2.1  功能框图

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图 2-1 FM4428  功能框图

2.2  存储器总览

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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)。

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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:

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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)。

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图 2-4 FM4428  命令输入

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图 2-5 FM4428  时序关系图

2.3.3  指令介绍

  1. (1)  擦或带保护位写

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  3. 写入数据同时置写保护位有效,该单元变为只读。

  4. (2)  擦或不带保护位写

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  6. 写入数据,不置写保护位,该单元仍可擦写。

  7. (3)  带比较的保护位写

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  9. 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。

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  11. 图 2-6 FM4428  擦写操作

  12. 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。

  13. (4)  带保护位读

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  15. 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。

  16. (5)  不带保护位读

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  18. 该指令将目的地址单元的内容读出,共 8bits。

  19. 明申智能卡电子标签,IC卡厂家定制

  20. 图 2-7 FM4428  读操作(带保护位读和不带保护位读)

  21. (6)  改写出错计数器

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  23. 把出错计数器的内容按输入的屏蔽字将一位“1”写为“0”。

  24. (7)  比较 PSC  字节

  25. 明申智能卡电子标签,IC卡厂家定制

  26. 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

  1. 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;

  1. PSC 认证是否通过可以从 I/O 口的状态来判断:

  2. 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;

  3. 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。

  4. 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

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  6. 图 2-8 FM4428 PSC验证

3  技术参数

3.1  最大额定值

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3.2  工作范围

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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

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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

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