CPU卡在智能电表中的应用

肖 丽

(四川省电力公司眉山公司，四川 眉山 620010)

0 前言

CPU卡又称智能卡，指具有微处理器(CPU)和操作系统(COS)的IC卡，目前常用的加密算法有3DES及SM1。由于具有更高的数据安全性，CPU卡智能电能表已经开始大量使用。CPU卡分为接触式IC卡、非接触式IC卡、两种接口方式合一的双界面IC卡。接触式IC卡主要遵循的国际标准为ISO 7816系列标准，非接触卡主要遵循的国际标准为ISO 14443系列标准。智能电表为了保证数据安全交换及可靠认证，表内置ESAM芯片(也属于CPU卡)，用于存贮剩余电费、费率参数等关键数据，此类数据只有通过与卡或主站加密机的双向认证才能修改，从而保证了数据的安全性。由于CPU卡和ESAM的认证过程中引入了分散因子及随机数，使用CPU卡的智能电表可实现一卡一密、一次一密，极大提高了智能电表的数据交换及电费、电价数据安全性，目前已经在国家电网大量使用。

1 CPU卡的硬件

1.1 CPU卡的物理结构

CPU卡的物理结构如图1所示，芯片有8个信号接口。

图1 CPU卡的物理结构

1.2 ESAM芯片的物理结构

ESAM芯片的物理结构如图2所示，芯片有8个信号接口。

图2 ESAM芯片的物理结构

2 CPU卡的数据交换

2.1 通信时间单位ETU

CPU卡是通过异步通信的方式进行数据交换，I/O口线上所用的数位宽度被确定为基本时间单位ETU，计算公式为 ETU=372/f，其中f为时钟频率，一般在1～5 MHz范围之间选择，一般当时钟频率为3.579 MHz时，数据传输的速率为9600 b/s。

2.2 数据发送时序

CPU卡的数据传送是以字节为单位的，字节传送的时序如图3所示。

图3 CPU卡字节传送的时序

字符传送前，I/O端应被置为1，如图3所示，一个字符包括10个连续的ETU。……