【开发故事】剑指无电池IC卡，CPU和OS均自行研制（八）

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　　即便如此，芯片在数据写入途中停止工作的情况也无法完全避免。为了解决这个问题，日下部决定在管理文件时利用逻辑地址替代物理地址。在某文件发生改写时，向内存的空白区域写入，不在同一物理地址覆盖数据。当写入顺利完成后，再将文件的逻辑地址与新的物理地址创建关联。如果使用这种方法，即使在改写途中出现电力不足，文件内容也会维持原样，数据不会损坏。

　　怎样才能使文件的逻辑地址与改写后的新物理地址快速关联？日下部为此煞费苦心。他准备了两个逻辑地址和物理地址映射表。OS只使用其中一个。改写数据时，新物理地址记入OS未使用的表中。数据写入结束后，OS再利用一个时钟周期，切换其使用的映射表。这样就在不破坏数据的情况下，成功改写了文件。

　　按照自行确定的OS性能，日下部为CPU内核设定了指令集。命令长度最大限度缩短。用于确保安全的加密处理也通过配备专用电路，实现了单指令执行。

　　1994年10月，日下部只用2个月就完成了FeliCa OS和FeliCa用CPU内核的基本设计。然后，FeliCa的开发团队又集中汇编器和链接器等开发工具，以该成果为基础，使用汇编语言改进FeliCa OS，对处理速度进行了提高。

    无法制造二极管

　　与CPU内核和OS开发同步，利用13.56MHz频带电波发电的技术也在开发之中。

　　开发的焦点是将电磁感应在线圈中生成的交流电压转换为直流电压的二极管电桥。但集成到CMOS芯片上的二极管元件性能差，电压下降明显。从希望来看，一个元件最好输出1V电压，但实际还不到0.1V。

　　于是，开发团队与半导体厂商联手对能够形成高效二极管元件的工艺条件进行了研究。在试制多达数千个元件后，需要的二极管元件终于有了眉目。

　　以电磁感应为电源驱动IC卡，随着对这一未知领域了解的深入，出乎意料的情况出现了：CPU内核驱动用环形振荡器产生的时钟信号变化诡异。按照最初设想，时钟信号的频率应该根据温度条件，在8M～16MHz之间变化。但试制情况显示，时钟频率稳定在13MHz附近。“虽然时钟频率不变是件好事，但这是怎么回事呢？”技术人员们不解地看着示波器。

　　虽然没抓到真凶，但嫌犯还是找到了：载波在电磁感应中生成的13.56MHz交流电压。这部分交流电压在通过整流电路后没有完全转换为直流，留有振幅变化。看来，只要把这个信号输入芯片，振荡器的频率就会固定在13MHz附近。但真相最终还是没能大白。

　　“模拟真是琢磨不透啊”。伊贺和日下部也只得作罢。

    杜绝次品

　　1995年2月，FeliCa开发团队投入了无电池内置非接触IC卡的试制。开发组废寝忘食的努力终于有了成果。此时距伊贺下达命令还不到一年。

　　当年6月，索尼力压Mikron，漂亮地标下了香港交通系统使用的非接触IC卡。索尼IC卡的电源为电磁感应方式。数据传输速度为250kbps，超过Mikron的2倍。而且完美实现了Mikron卡片所不具备的高级文件管理和客户要求。毫无争议地完胜对手。

　　但对于FeliCa业务负责人伊贺而言，计划这才正式开始。

　　竞标结束后，在上年获得自动检票系统订单的ERG随即找到伊贺，要求订购IC卡。看着合同中的订购数量，伊贺的表情僵住了：300万枚。比索尼之前经营的消费产品高出了一两个数量级。

　　而且，合同中规定了苛刻的条款：若有IC卡过早出现故障，索尼应无偿交付与次品数量相当的良品。伴随伊贺的法务负责人看到这项条款后面布阴云。禁不住嘟囔道：“这可真苛刻。”在合同上签字的时候，伊贺的手一直抖个不停。

    FeliCa瞄准真正目标JR东日本

　　“啊？试制已经成功了？”

　　1995年2月的非接触IC卡试制甚至惊到了一直支持索尼的JR东日本。接到索尼联络后，JR东日本的三木立即与该公司的新型自动检票系统导入负责人椎桥章男碰了面。

　　按照原计划，JR东日本会在1995年4月开展非接触IC卡的第二次大规模现场试验。试验使用的应该是索尼先期开发的电池内置型IC卡。本以为脱离电池为时尚早的三木对索尼的开发速度惊叹不已。

　　但现场试验不能中止。椎桥决定按照原计划，使用电池内置型IC卡进行试验。

图：JR东日本在1995年4月到10月的半年间开展了第二次现场试验。站数为13站，检票机为30台，检测数为700人。读卡器/记录器横放（上）。与第一次试验相比，此次试验降低了无线频率，提高了通信速度。无线频率为32MHz，存储容量为1KB，通信速度为250kbps。测试车票类型为月票，卡片中内置有丝网印刷成形电池（下）。（摄影：JR东日本（上），中村 宏（下））

　　索尼的日下部无意破坏JR东日本的现场试验。毕竟电池内置型IC卡中嵌入了此次开发的FeliCa OS和FeliCa芯片。这种IC卡无需二极管电桥和EEPROM，芯片可以由索尼的半导体部门制造。而且，对于此前苦心开发的丝网印刷成形薄型电池，也是绝好的测试机会。

　　以此次实验为契机，日后被称为“Suica”的自动检票系统向实用化迈出了一大步。（记者：浅川 直辉）