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，完全符合中國金融集成電路(IC)卡規(guī)范和ISO7816規(guī)范，現(xiàn)已有多家國內(nèi)主要COS系統(tǒng)商在該系列芯片平臺(tái)上開發(fā)、移植COS。下面對(duì)該芯片做一簡單介紹。

1、芯片簡介
　　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，通過內(nèi)部時(shí)鐘和上電過程引起的不確定，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)。使得無論硬件、軟件的設(shè)計(jì)者都無法重復(fù)產(chǎn)生相同的數(shù)字；
　 （3）高低頻檢測功能。輸入過低和過高的時(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5000V
　 ●流程100，000次擦寫
　 ●數(shù)據(jù)保持時(shí)間超過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、頁寫控制電路，CPU通過EEPROM接口電路完成對(duì)EEPROM的讀寫操作，頁寫功能通過對(duì)EEPROM頁寫控制字的不同賦值來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)建自測模塊加上CPU專門為測試設(shè)計(jì)的指令，可極快地完成芯片的測試和初始化。

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2K的程序調(diào)用要通過寄存器PCLATH來實(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、軟件開發(fā)支持
　　復(fù)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(fù)旦微電的芯片平臺(tái)上順利開發(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。