非接觸式預付費智能表系統(tǒng)設計解決方案

非接觸式預付費智能表系統(tǒng)的工作方式

首先，消費者為支付公用事業(yè)費用可通過銀行、非接觸式終端機或者互聯(lián)網向非接觸式智能卡上充值;然后，在消費者家中，智能卡中的充值金額可轉到非接觸式智 能表中，消費者就可安心享用公用事業(yè)服務了;如智能卡中余額不足，消費者可在商店購買充值卡向智能卡中充值即可。消費者家中也可留一張備用卡，以防智能卡 中余額不足或者消費者不想或不能立即向智能卡中充值等情況。否則，一旦智能卡中余額不足，消費者就不能享用公用事業(yè)服務了?？梢灶A見在不久的將來，手機有可能代替智能卡實現(xiàn)這些功能。

圖1 非接觸式智能系統(tǒng)

智能電表需要智能產品與之配套。預付費電表是如何工作的?非接觸電表系統(tǒng)包含硬件和軟件兩個部分。硬件包括一個非接觸讀卡器，一個主控制器，外圍設備，一個天線和配套部分;軟件包括微控制器固件，主機驅動程序軟件和演示軟件。

圖2 含有非接觸連接的電表系統(tǒng)框架圖

從上面的框架圖來看，智能卡明顯是一個很復雜的系統(tǒng)，包含很多不同的元件。其中包括微控制器、顯示驅動器、實時時鐘、邏輯產品(一般產品，串行 EEPROM，橋接芯片，UART， 具有I2C的溫度傳感器)，電源管理產品(starplug家庭)，普遍適用的分立(BISS晶體管，肖特基二極管，可再生能源技術)和無線通信模塊等。

非接觸式預付費智能表系統(tǒng)的IC卡安全性問題

安全性極高的IC卡，可降低被操控的風險。 IC卡除提供最優(yōu)化功能和最高安全性外，它還擁有簡便易操作的先進操作系統(tǒng)和開放平臺解決方案。首先在設計、制作IC卡的過程中，一切參數(shù)都應嚴加保密。另外在設計IC卡芯片時必須根據對智能卡芯片的攻擊方法來制定相應的安全設計策略，主要可以采取如下安全設計策略。

(1)外加保護層：外加專防分析存儲器內容的若干保護層，讓黑客難以全部剝離這些保護層而不損及存儲器。

(2)電荷保護：在E PROM電路里留有少量表示信息的電荷，一旦分析者用探針接近該電路，電荷便會消失，從而無法探測到存儲器的內容。

(3)不可截聽：對黑客來說，不斷詢問存儲器單元并錄下信號波形是必不可少的。芯片監(jiān)控程序可防止對處理器/存儲器數(shù)據總線和地址總線的截聽。

(4)使用變化的加密密鑰和加密算法：為了防止黑客通過使用微探針監(jiān)聽總線上的信號破密，可在卡中使用不同的加密密鑰和加密算法，然后在它們之間每隔幾周 就切換一次，且芯片的算法和密鑰的存放區(qū)域在沒有被廣播呼叫激活以前不能被處理器控制。從而使早期的被動監(jiān)測總線難以發(fā)現(xiàn)這些秘密。

(5)采用頂層探測器網格：充分利用深亞微米CMOS技術提供的多層金屬，在重要的信號線頂層構成探測器網格能夠連續(xù)監(jiān)測短路和斷路。當有電時，它能防止激光切割或選擇性的蝕刻去獲取總線的內容。根據探測器輸出，芯片可立即觸發(fā)電路將非易失性存儲器中的內容全部清零。