FMXC50 FUMAN | Alldatasheet
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深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 1 页 共 18 页 1 概 述 1.1 产品简介 非接触式IC芯片产品FMXC50由射频通讯接口、安全控制单元和8K位EEPROM组成，符合 ISO/IEC14443-A国际标准。适用于各种证件、电子钱包、自动收费系统和公共交通自动售检票系统等领域。 1.2 产品特性 射频通讯接口 - 符合 ISO/IEC14443-A标准 - 无线传送数据和能量，无需电池 - 采用半双工通讯方式 - 操作距离可达 10cm（需要天线配合） - 操作频率 13.56MHz±7KHz - 数据传输速率 106kbps - 抗冲突：配合应用系统，支持处理同一时间多张卡进入场区的情况 - 典型票务交易时间小于 100ms，包括备份管理 存储器 - 8k位 EEPROM - EEPROM分为 16个扇区，每扇区分为 4个块，每个块包含 16字节，每个字节包含 8位 - 用户可对每个块单独定义访问权限 - 数据保持时间至少 10年 - 数据擦写次数至少 10万次 安全特性 - 数据完整性：包含 16位 CRC、奇偶校验、位编码和位计数 - 三重交互安全认证 - 每个扇区均可独立设置两个密钥用于支持带层次密钥的多应用 - 每个芯片均有唯一序列号 - 芯片交付时有传输密钥对 EEPROM访问进行保护
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 2 页 共 18 页 1.3 产品形式 Wafer 芯片 模块 - COB封装 - XOA2 封装 1.4 管脚信息 图 1 产品管脚图 管脚 名称 类型 描述
1 Anten1 I/O 外接天线端 1
2 Anten2 I/O 外接天线端 2
3 Floating PAD NC Floating PAD
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 3 页 共 18 页 2 技术参数 2.1 功能模块描述 FMXC50是一款非接触式IC卡芯片产品，其内部结构主要由模拟部分、数字部分和EEPROM存贮单元电 路三个部分组成，如下图所示： 图 2 FMXC50 非接触式 IC 卡内部结构 模拟部分主要有四个功能，一是给IC卡内部各部分电路提供工作时所需要的能量,通过电源产生电路完成； 二是从载波中提取电路正常工作时需要的时钟，由时钟恢复电路完成；三是对进出IC卡的数据进行调制解调， 由数据调制解调电路完成；四是上电复位，由复位电路完成。 数字部分由主控制模块、通讯模块、信息安全模块等部分组成。各模块在主控制模块的控制下，对读卡 器的指令进行响应。 EEPROM存贮单元电路用来存储关键数据，它通过EEPROM接口电路与数字部分进行通讯。为数字部分 提供必要的数据或数据读写指令执行的结果。
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 4 页 共 18 页 2.2 交易流程 当FMXC50非接触式IC卡接收到读卡器的指令后，经过指令译码，通过控制逻辑进行数据处理，并返回 相应的处理结果。 当FMXC50非接触式IC卡位于读卡器的有效工作范围之外时，卡上芯片处于无电状态，不能进行任何操 图 3 交易流程
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3 FMXC50 的状态
下面的状态图描述了FMXC50所有可能出现的状态，其中的缩写的意义如下： AC：ANTICOLLISONCommand (matched UID) nAC:ANTICOLLISONCommand (notmatched UID) SELECT:SELECTCommand (matchedUID) nSELECT:SELECTCommand (notmatched UID) Error:transmissionerrordetect 图 4 FMXC50 状态图
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3.1 Power OFF 状态
状态描述 在Power OFF状态中，由于缺少载波能量，FMXC50不能被激活。 状态的退出和转换 如果FMXC50进入有效工作场强，应该在5ms内进入IDLE状态。
3.2 IDLE 状态
状态描述 在IDLE状态，FMXC50被加电，并且能够识别REQA和REQALL指令。 状态的退出和转换 当FMXC50接收到有效的REQA和REQALL指令并以ATQA响应后，FMXC50进入READY状态。当 FMXC50接收到其它指令或错误时，保持在IDLE状态。
3.3 READY 状态
状态描述 在READY状态，可以进行抗冲突操作，得到FMXC50所有的UID，并能够识别SELECT指令。 状态的退出和转换 当使用FMXC50完整的UID进行选卡操作且FMXC50被选中后，FMXC50进入ACTIVE状态。当FMXC50 接收到其它指令或错误时，回到 IDLE状态。
3.4 ACTIVE 状态
状态描述 在ACTIVE状态，FMXC50能够处理它认为合法的应用信息。 状态的退出和转换 当FMXC50接收到有效的HALT指令后，FMXC50进入HALT状态。当FMXC50接收到其它指令或错误时，
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 7 页 共 18 页 回到IDLE状态。
3.5 HALT 状态
状态描述 在HALT状态，FMXC50只能响应REQALL指令。 状态的退出和转换 当FMXC50接收到有效的REQALL指令并以ATQA响应后，FMXC50进入READY状态。
3.6 READY*状态
状态描述 在 READY*状态，可以进行抗冲突操作，得到 FMXC50所有的 UID，并能够识别 SELECT指令。 状态的退出和转换 当使用完整的 UID进行选卡操作且 FMXC50被选中后，FMXC50进入 ACTIVE*状态。 当 FMXC50接收到其它指令或错误时，回到 HALT状态。
3.7 ACTIVE*状态
状态描述 在 ACTIVE*状态，FMXC50能够处理合法的应用指令：包括认证、读写、加减、存储、传输、暂停。 状态的退出和转换 当接收到有效的 HALT指令后，FMXC50进入 HALT状态。 当 FMXC50接收到其它指令或错误时，回到 HALT状态。
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 8 页 共 18 页 4 操作指令 4.1 询卡指令：REQA (26H)和 REQALL (52H) 图 5 询卡指令 当FMXC50处于IDLE状态时，能够响应REQA或REQALL指令，并发送回2byte的固定数据；当FMXC50 处于HALT状态时，只能够响应REQALL指令，并发送回2byte的固定数据。 4.2 抗冲突指令 AC（93H 20H）和选卡指令 SELECT（93H 70H + UID） 当FMXC50处于READY状态时，如果接收到抗冲突指令或选卡指令，FMXC50会以相应的数据响应。 这些命令在抗冲突环期间使用。AC和SELECT命令由下列内容组成： 选择代码SEL（1个字节） 有效位的数目NVB（1个字节） 根据NVB的值，对应UID （卡号）的0到40个数据。 NVB规定了读写器所发送的数据的有效位的数目。 注：只要NVB没有规定40个有效位，若卡保持在寻卡响应后的READY状态中，该命令就被称为抗冲突（Ant） 命令。 如果NVB规定了UID的40个数据位（NVB=‘70’），则应添加CRC码。该命令称为选卡（Sel）命令。 如果卡已发送了完整的UID，则它从READY状态转换到ACTIVE（卡被选上）状态并在其SAK响应中指出
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 9 页 共 18 页 UID完整。 在流程中，一旦收到SELECT指令，并且SELECT指令中所包含的UID (即卡号) 和自己不一致，必须退 回到IDLE状态。 关于抗冲突的具体规范请参见ISO/IEC14444-3。 4.3 认证指令：Authentication (60H/61H) 选定要处理的卡之后，读卡器与卡之间要进行三次相互认证，只有都通过了认证，读卡器才能对卡进行 操作。 三次认证的一般过程如下图所示： 图 6 三次认证过程图 FMXC50与读卡器之间的认证遵循ISO/IEC9798-2中规定的三重认证。 1） 读卡机首先向FMXC50发送认证指令。 2） FMXC50接收到认证指令时，首先返回四个字节的随机数Rb。 3） 读卡机接收到Rb后，用加密算法和相应的密钥加密产生8个字节的Rab，发送给FMXC50。 4） FMXC50接收到Rab后，用加密算法与相应的密钥解密，只要发现随机数Rb与解密结果一致， FMXC50就认为认证通过，同时发送四个字节的经相应的密钥加密的随机数Trba给读卡机。 注：当认证指令为60时，用KEYA进行认证； 当认证指令为61H时，用KEYB进行认证。
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 10 页 共 18 页 4.4 读指令: READ (30H) 图 7 读指令 当卡处于ACTIVE状态时，如果接收到读指令，卡将根据接收到指令中的地址对此操作进行权限校验，如 果权限校验通过，则从EEPROM中读出1BLOCK（16Byte）的数据，经奇偶校验和CRC校验后发送给读卡器。 否则，卡将返回错误确认NACK（4bit）。 4.5 写指令：WRITE（A0H） 图 8 写指令 当 FMXC50处于 ACTIVE或 ACTIVE*状态时，正确接收到此指令的第一帧数据后，FMXC50将对相应的 地址进行权限认证，并返回确认信息。然后当 FMXC50正确接收此指令的第二帧数据（16Byte）后，把收到 的数据 byte0~byte15写到对应地址 block的 byte0~byte15中，并返回确认信息。
4.6 HALT (50H)指令
图 9 HALT 指令 当FMXC50处在ACTIVE状态，接收到HALT指令后，进入HALT状态，在HALT状态，只有REQALL（52H）
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 11 页 共 18 页 指令可以将其唤醒；当FMXC50处于其它状态，接收到HALT指令后，FMXC50会返回NACK（4bit）。 4.7 加 INCREMENT (C1H)、减 DECREMENT (C0H)、复制 RESTORE (C2H) 图 10 加/减/复制指令 在进行加、减、复制操作时，如果执行加、减、复制指令正确，FMXC50会返回四个bit的ACK，否则， FMXC50会返回四个bit的NACK；当返回ACK时，FMXC50等待接收四个byte的操作数和它的CRC校验码，同 时卡内的运算器开始工作，将操作数与EEPROM内的数据相加减，如果加减结果溢出或者通讯错误，FMXC50 会返回四个bit的NACK，否则FMXC50无响应，并等待transfer指令。 FMXC50在下列条件下能够执行加、减、复制操作： FMXC50内的block已经通过写操作初始化为“数值块”格式。 在通过KEYA和KEYB认证后，FMXC50的权限控制位允许对目标block进行加、减操作。 不允许进行加零、减零操作。 与加指令有相同指令格式的指令还有减指令（DECREMENT(C0H)）、复制指令(RESTORE(B0H)) ： 加：加一特定的值到FMXC50的数值块； 减：从FMXC50的数值块减去一特定的值； 复制：执行减零操作； 在无其他指令操作前，计算的结果存储在FMXC50内部的buffer内。Transfer指令不会改变内部的数据。 Transfer操作能够遵守数值block的存储格式，将buffer内的数据存储到目标地址的block中。 操作数的长度为4个byte，以原码表示，其最高位在进行加减操作时默认为0。 在卡接收到加、减、复制指令后，如果在加减溢出时，也就是计算结果超出EEPROM所能存储的最高数
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 12 页 共 18 页 值或最低数值时，FMXC50会响应NACK。 4.8 传输指令：TRANSFER (B0H) 每一次执行加、减、复制指令时，其后必须紧跟“transfer”指令，以便将存储在FMXC50内部buffer内的 计算结果存储到FMXC50内的EEPROM中。“transfer”指令的目标地址可以与加、减、复制的目标地址相同， 也可以是与加、减、复制的目标地址在同一扇区的其它BLOCK的地址。 除“transfer”指令外，其它指令都会影响FMXC50内部buffer所存的数据。 Transfer指令的目标地址必须有transfer的权限，才能将计算结果存储到卡内的EEPROM中。“transfer” 指令自动的将加减结果以正确的数据格式存储到目标地址的BLOCK中。 注：transfer指令必须是加、减、复制指令的下一条指令，否则transfer指令无效。
5 FMXC50 的确认编码（acknowledge-code）
FMXC50的确认编码有NACK和ACK：其中NACK为出错确认；ACK为正确确认。编码方式如下： ACK：1010 B NACK: 0000 B：无权限操作目标地址BLOCK； 0001 B：CRC或parity错误； 0100 B：对于“transfer”表示溢出；对于其它指令表示无权限操作目标地址BLOCK； 0101 B：CRC或parity错误。
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 13 页 共 18 页 6 存储区结构 6.1 存储区结构 FMXC50非接触式IC卡中的EEPROM存储区容量为8k Bits，分成16个扇区。每个扇区分成4个块，每个 块由16个字节组成，每个字节有8位。块是存储区的最小访问单位。 每个扇区有三个块用于存储数据，另一个被称为区尾（SectorTrailer）的块存放该扇区的访问控制条件， 从而实现对存储区域的安全保护。存储数据的块分为普通数据块和作为电子钱包的金额块。 图 11 EEPROM 存储区的结构图 Bytenumberwithinablock Sector block 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 description block addr
3 KEYA ACCESSBITS KEYB SETCTOR
2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 3EH 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 3DH 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 3CH 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 3AH 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 39H 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 38H 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 06H 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 05H 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 04H 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 02H 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 DATA 01H 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Manufacturer DATA 00H
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 14 页 共 18 页 6.2 制造商块 0扇区（sector0）0块（block 0）是特殊的数据块，用于存放制造商代码，此块只读。 图 12 制造商块存储区的结构图 6.3 普通数据块 普通数据块可通过数据块备份进行数据完整性的管理。一般每块16个字节中有两个用来存放校验码和备 份块的地址。 6.4 数值块 数值块（金额块）则采用冗余存储方法以保证其数据的正确性。数值块表示为一个带符号的16进制整数， 包括符号位在内，一共为四个字节。每个数据共存储三次，用于错误检测和纠正。剩余的四个字节可以存储一 个字节的地址信息（一般为数据备份区的地址），该数据存储四次，以便进行错误的检验。 图 13 数值块的数据存储结构 6.5 访问控制块 在每个扇区最后一个块即区尾中存放有密钥A、访问条件、密钥B等内容，它们用于控制对该扇区的操作。 其中第0－5字节为48位的密钥A；第6－8字节为访问控制条件；第9字节为备用区可用于存放特殊的应用数据， 如存放数据备份区的地址；剩下的6个字节存放密钥B，如用户不需要密钥B，则可用于存放一般的应用数据。
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 15 页 共 18 页 由于区尾中访问条件的数据很重要，因此使用了冗余存储的方法。 图 14 每扇区 BLOCK3 的数据存储结构 7 扇区的访问权限 7.1 扇区的访问权限 por 抗冲突、选择 认证 存储操作 普通数据块操作 读、写 数值块操作 指令不改变扇区 指令改变扇区 HALT 直接重新认证 图 15 扇区访问流程 表 1 扇区中块的访问权限
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 16 页 共 18 页 存储区操作 操作 描述 视为有效操作的扇区块 读 读一个存储块 读/写，数值块和区尾 写 写一个存储块 读/写，数值块和区尾 加 与一个块的值相加，并将结果存入内部数据寄存器 数值块 减 减去一个块的值，并将结果存入内部数据寄存器 数值块 传输 将内部数据寄存器的值写入块 数值块 存储 读一个块的值，并存入内部数据寄存器 数值块 7.2 访问条件 对整个扇区的数据块和区尾的操作都由访问条件（3bits）决定，访问条件决定了对扇区中块访问的四种 情况： - 需要验证密钥 A或密钥 B - 需要验证密钥 B - 需要验证密钥 A - 不允许 访问条件的3bits以原码和反码的形式存储在相关扇区的区尾中。 表 2 数据存储条件数据存储方式 访问条件的编码 有效操作 扇区块 描述 C13 C23 C33 读/写 3 区尾 C12 C22 C32 读/写/加/减/传输/存储 2 数据块 C11 C21 C31 读/写/加/减/传输/存储 1 数据块 C10 C20 C30 读/写/加/减/传输/存储 0 数据块
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 17 页 共 18 页 7.3 数据块访问条件编码 数据块所需访问条件的定义如下表所示，其中A/B表示需要通过密钥A或B的验证才可以进行操作，Never 表示不允许进行相应的操作。从表中不难看出，所有的操作都可能访问数据块，只是需要满足不同的访问条件。 但是，在数据块被锁定后，即访问条件被置成111的情况下，则任何操作都不能访问数据块。 表 3 数据块访问条件 访问条件的编码(原码值) 数据块的访问条件 C1 C2 C3 读 写 加 减/传输/存储 0 0 0 A/B A/B A/B A/B 0 1 0 A/B Never Never Never 1 0 0 A/B B Never Never 1 1 0 A/B B B A/B 0 0 1 A/B Never Never A/B 0 1 1 B B Never Never 1 0 1 B Never Never Never 1 1 1 Never Never Never Never 7.4 控制块访问条件编码 图 16 区尾块存储区的结构图
深圳市富满电子集团股份有限公司 SHEN ZHEN FINE MADE ELECTRONICS GROUP CO., LTD. FMXC50(文件编号：S&CIC1630) 非接触式IC www.superchip.cn Version 1.0 第 18 页 共 18 页 控制块位于扇区的区尾，需要的访问条件定义如下（FMXC50包含两种访问条件编码的产品FMXC5001 和FMXC5002）： 其中FMXC5001的区尾块访问条件遵照表4，FMXC5002的区尾块访问条件遵照表5。 表 4 区尾块访问条件编码（适用于 FMXC5001） 访问条件的编码(原码值) 密钥 A （0~5字节） 访问条件区 （6~9字节） 密钥 B （10~15字节） C1 C2 C3 读 写 读 写 读 写 0 0 0 Never A/B A/B Never A/B A/B 0 1 0 Never Never A/B Never A/B Never 1 0 0 Never B A/B Never Never B 1 1 0 Never Never A/B Never Never Never 0 0 1 Never A/B A/B A/B A/B A/B 0 1 1 Never B A/B B Never B 1 0 1 Never Never A/B B Never Never 1 1 1 Never Never A/B Never Never Never 表 5 区尾块访问条件编码（适用于 FMXC5002） 访问条件的编码 密钥 A （0～5 字节） 访问条件区 （6～9 字节） 密钥 B （10～15 字节） C1 C2 C3 读 写 读 写 读 写 0 0 0 Never A A Never A A 0 1 0 Never Never A Never A Never 1 0 0 Never B A/B Never Never B 1 1 0 Never Never A/B Never Never Never 0 0 1 Never A A A A A 0 1 1 Never B A/B B Never B 1 0 1 Never Never A/B B Never Never 1 1 1 Never Never A/B Never Never Never 注：如果KEYB能被读出（如表5灰色区域所示），则用KEYB认证后，不能再对存储区进行后续的操作。