FM1216 系列 CPU 卡芯片 2013. 09 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 1
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1 产品综述 1.1 介绍 FM1216 系列 CPU 卡芯片支持 ISO14443A 和 ISO7816 通信协议,EEPROM 容量为 16Kbyte 本产品是 FM1208 非接触 CPU 卡的升级产品, 市场目标定位于接触式的社保卡 ESAM 模块及非接触和双界面应用下的公交 高速 小额消费以及市民卡等领域 1.2 特性 兼容 FM11RF08M FM11RF08SH FM11RF32M FM11RF32SH 系列非接触卡芯片 支持 ISO7816 通信协议 支持 ISO/IEC 14443A 通信协议 支持 ISO/IEC 14443A 106K 212K 和 424K 传输速率 一个标准 ISO7816 接口 MCU 指令兼容 Turbo 51 Triple-DES 安全算法 RSA(2048 位 ) 安全算法 SSF33 安全算法 SHA1 安全算法 内部带 PLL 程序存储器 64K x 8bit ROM( 用户可用 56K x 8bit) 数据存储器 16K x 8bit EEPROM RF 接口 280x8bit 数据缓存 256x8bit iram 2048x8bit xram 低压检测复位 高低频检测复位 存储器数据加密 EEPROM 满足 10 万次擦写指标 EEPROM 满足 10 年数据保存 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 3
1.3 功能框图 FM1216 系列 CPU 卡芯片的整体功能框图如下 : RESET PROGRAM MEMORY DATA MEMROY XRAM IRAM CLOCK MCU RF MMU SECURITY RANDOM SSF33 RSA SHA1 TDES DMA 图 1-1 FM1216 功能框图 1.4 管脚封装 封装形式为非接触模块 接触模块和双界面模块封装 1.5 管脚功能 1.5.1 非接触模块 编号 管脚名称 管脚定义 类型 说明 1 IN1 天线 1 输入输出 非接触接口射频脚 1 2 IN2 天线 2 输入输出 非接触接口射频脚 2 表 1-1 FM1216 非接触模块管脚功能 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 4
1.5.2 接触模块封装 编号管脚名称管脚定义类型说明 1 VCC C1 电源 ISO7816 接口电源 2 RST C2 输入 ISO7816 接口复位信号, 低有效 3 CLK C3 输入 ISO7816 接口时钟 4 - - RFU 5 GND C5 电源 ISO7816 接口地 6 - - RFU 7 IO C7 输入输出 ISO7816 接口双向通信信号 8 - - RFU 表 1-2 FM1216 接触模块封装管脚功能 1.5.3 双界面模块封装 编号管脚名称管脚定义类型说明 1 VCC C1 电源 ISO 7816 接口电源 2 RST C2 输入 ISO 7816 接口复位信号, 低有效 3 CLK C3 输入 ISO 7816 接口时钟 4 - - RFU 5 GND C5 电源 ISO 7816 接口地 6 - - RFU 7 IO C7 输入输出 ISO 7816 接口双向通信信号 8 - - RFU 9 IN1 天线 1 输入输出 非接触接口射频脚 1 10 IN2 天线 2 输入输出 非接触接口射频脚 2 表 1-3 FM1216 双界面模块封装管脚功能 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 5
2 工作流程 芯片可以以单界面或者双界面进行工作 单界面工作时由单个接口 ( 非接触接口或接触接口 ) 供电, 接口独立工作 双界面工作时由两个接口同时供电, 先上电的接口进行工作, 等该接口下电后, 另外一个接口开始工作 非接触界面 typea 接口工作时分逻辑加密卡和 CPU 两个工作流程, 根据选卡后的第一条命令 ( 是否为 RATS) 选择进入相应的工作流程 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 6
2.1 typea 界面工作流程 Reset State Idle State Receive REQA Send ATQA Anticollision loop Ready State yes Receive WUPA? Halt State no Receive HALT? yes no no Receive RATS? yes COS initialize ATS State Mifare Module Process MIFARE Ready State Send ATS COS Initialization State Send DESELECT Response Receive HALT? MCU Ready State no DESELECT Request? no yes COS Process 图 2-1 FM1216 typea 界面工作流程 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 7
2.2 接触界面工作流程 1. 芯片上电复位后 MCU 就开始工作, 接触接口保持在接收数据状态 2. MCU 通过写 ct_control 寄存器的发送控制位控制接触接口发送数据, 发送数据过程 3. 接收和发送数据的过程中,MCU 可以保持工作 2.3 双界面工作流程 上电 接口模式检测 非接触界面有效 接触界面有效 非接触界面工作 接触界面工作 两个界面都有效 接触界面下电 接触界面有效 非接触界面下电 非接触界面有效非接触界面下电 双界面非接触界面工作 接触界面下电 切换接口界面到接触界面 双界面接触界面工作 切换接口界面到非接触界面 图 2-2 FM1216 芯片工作流程 (CL 接口为 typea 协议 ) FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 8
3 存储器配置 FM1216 的 memory 包括片内存储器 程序存储器和片外存储器 如下图所示 : FFH 片内存储器 FFFFH FFFFH SFR Space 80H 7FH 程序存储器 片外存储器 iram 00H 0000H 0000H 图 3-1 FM1216 存储器空间 3.1 片内存储器 FM1216 片内存储器为 256byte 的 iram,sfr space 为 CPU 的内部 SFR 寄存器 3.2 程序存储器 FM1216 程序存储器为 64K byte ROM, 用于存放 CPU 的程序 其中 56K 为通用程序区,8K 为测试程序区 3.3 片外存储器 FM1216 的片外存储器包括数据存储器 (DATA MEMORY) xram 和寄存器 FM1216 对所有的片外存储器统一编址 片外存储器地址分配空间如下 编号片外存储单元地址存储空间说明 1 0000H ~ 3FFFH 16K 数据存储器 2 4000h ~ DFFFH 40K 空白区 3 E000H ~ EFFFH 4K xram 区 ( 实际大小为 2K) 4 F000H ~ FFFFH 4K 寄存器组 表 3-1 FM1216 片外存储器地址空间分配 FM1216 数据存储器的 EEPROM 大小为 16K, 即实际空间为 16K,16K 到 56K 之间为空白区, 对其进行访问为错误操作, 置错误标志 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 9
4 指令系统 接触接口下, 硬件只起传输作用, 不解析指令 非接触 typea 接口下, 硬件只解析逻辑加密卡指令 ISO14443-4 协议的 RATS 指令以及 CPU 卡功能下相关的指令均由 COS 进行处理, 硬件只起传输作用 非接触 typea 硬件支持的指令集如下 : 指令名称 指令代码 (16 进制 ) 说明 request std 26 复位应答指令寻找未被置成暂停状态的卡 request all 52 复位应答指令寻找所有在操作区域内的卡 Anti-collision 93 防冲突指令如果操作区域内有一张或多张卡片, 本指令将用来从这些卡片中选出一张卡 Select Card 93 选择卡片指令在防冲突指令后建立起与选中卡的通讯 Authentication.1a 60 验证指令 (KeyA) 在访问卡片存储区之前, 用户必须证明他们操作的合法性 可以通过验证读写器内的密码与卡内的密码是否一致来获得 Authentication.1b 61 验证指令 (KeyB) Read 30 读块指令读出卡中某一块的 16 个字节 Write A0 写块指令将数据写入卡中的某一块 Increment C1 加法指令将卡中的数值块加上某一数值, 并把结果存于卡内的寄存器 Decrement C0 减法指令将卡中的数值块减去某一数值并把结果存于卡内的寄存器 Restore C2 存储指令将卡内数值块的内容读到卡内的寄存器 Transfer B0 传输指令将卡内寄存器中的内容写入块中 Halt 50 暂停指令将卡片置于暂停状态 表 4-1 FM1216 非接触 typea 硬件支持的指令集 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 10
5 电气参数 5.1 极限参数 项目符号极值单位 工作温度 ( 模块 ) Topr -25 - +85 C 贮藏温度 ( 模块 ) Tstr -55 - +125 C ESD(HBM 模型 ) Vesd 4000( 最小 ) V 5.2 直流参数 注 : 参数符号最小值典型值最大值单位 工作电压范围 Vcc 2.7 5.5 V 静态工作电流 Idd 200 ua 最大工作电流 Icc1( 接触 ) 20 ma Icc2( 非接触 ) 5 ma 1.Idd 为 ISO7816 接触接口 STOP 模式静态功耗 ( 工作电压 5.5V) 2.Icc1 为接触界面最大工作电流 3.Icc2 为非接触界面最大工作电流 5.3 交流参数 参数符号最小值典型值最大值单位 输入电容 Cin 14 20 ff 输入频率 Fin1( 非接触 ) 13.553 13.56 13.567 MHz Fin2( 接触 ) 1 3 5 Mhz 工作频率 Fsystem 3.39 30 Mhz EEPROM 擦写时间 Tw 2 3.3 4 ms EEPROM Endurance Nwrite 10 万次 EEPROM Retention Tret 10 年 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 11
版本信息 版本号发布日期页数章节或图表更改说明 0.1 2009. 2 13 首次发布 0.2 2010. 7 13 更新部分内容 0.3 2010.7 14 增加电气参数 1.0 2011.3 13 1. 修改笔误 2. 公司更名为 上海复旦微电子集团股份有限公司 3. 北办地址门牌变更 1.1 2011.10 13 1. 修正电气参数及说明 1.2 2011.10 13 1.5 章 1. 更新管脚说明 1.3 2012.02 13 5 章 1. 更新部分电气参数 1.4 2013.09 13 销售及服务网点 1. 更新法律声明 2. 更新销售及服务网点 FM1216 系列 CPU 卡芯片 版本 1.4 12
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