本文旨在通過對非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表解決方案的介紹，使大家對非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)有一個整體的認(rèn)識。

　　接觸卡、非接觸卡及雙界面卡簡介

　　自從1978年世界上第一張智能卡問世以來，歷經(jīng)20多年的發(fā)展，智能卡已經(jīng)深入到社會生活的各個角落，接觸式IC卡(以下簡稱接觸卡)率先在人們的日常生活中得到了普遍的應(yīng)用。但在接觸卡的普及過程中，許多弊端逐步顯現(xiàn)：卡在讀寫器上經(jīng)常拔插造成的磨損導(dǎo)致接觸不良，從而 引起數(shù)據(jù)傳輸錯誤，并且卡與讀寫器之間的磨損也大大縮短了卡和讀寫器的使用壽命;另外，接觸卡的通訊速率較低，再加上插拔卡的動作延誤，造成每一筆交易需要較長時間的等待。

　　為了解決這些問題，非接觸式IC卡(以下簡稱非接觸卡)應(yīng)運(yùn)而生。相對于接觸卡，非接觸卡的優(yōu)點(diǎn)是：它通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行通訊，無裸露觸點(diǎn)，與讀寫器間也無機(jī)械接觸，可靠性和使用壽命高;它的通訊速率高于接觸卡，在一定距離范圍內(nèi)可以從任意方向與讀寫設(shè)備通訊，從而使操作更為方便、快捷。因此，非接觸卡在很多場合已經(jīng)取代了接觸卡，在卡市場所占的份額越來越大。

　　但到目前為止，智卡領(lǐng)域里包括居民用預(yù)付費(fèi)電能表設(shè)計(jì)和安裝的大多是接觸卡應(yīng)用系統(tǒng)，原有大量的接觸卡系統(tǒng)不能馬上轉(zhuǎn)型到非接觸卡系統(tǒng)，于是就產(chǎn)生了雙界面IC卡(下簡稱雙界面)，一種集接觸卡與非接觸卡接口功能于一體的智能卡，它包括一個微處理芯片和一個與微處理器相連接的天線線圈，2種讀寫方式受同一個CPU控制，卡片所有資源共享，從外部物理特征上雙界面卡與接觸卡沒有明顯差異。

　　采用非接觸式預(yù)付費(fèi)智能電表的好處

　　借助于非接觸卡的技術(shù)特點(diǎn)，與采用接觸卡電表相比較，采用非接觸卡的電能表具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　操作方便、快捷。由于采用非接觸無線通訊、電表對在感應(yīng)范圍內(nèi)的卡就可以進(jìn)行操作、免去了插拔卡，使得IC卡不易損壞，而且非接觸卡在使用時既沒有正反面之分，也沒有方向性和角度限制、非常方便用戶使用。非接觸卡支持的通訊速率高達(dá)106Kbps遠(yuǎn)高于接觸卡，讀寫時間不大于0.1s，由此提高了單次完成電表充值交易的速度，縮短了用戶的等待時間。

　　可靠性高。非接觸卡與電能表之間沒有機(jī)械接觸，這就從根本上消除了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障，如：由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰塵或油污導(dǎo)致接觸不良造成的故障;而且卡中的IC芯片和感應(yīng)天線完全密封在標(biāo)準(zhǔn)的PVC中，這也進(jìn)一步提高了應(yīng)用可靠性和卡的使用壽命?？构簟＝佑|卡電能表的插卡卡座很容易對其外電場(如打火機(jī)、燃?xì)恻c(diǎn)火器等)進(jìn)行攻擊，造成電表死機(jī)，不能正常工作。非接觸卡電能表為全密封結(jié)構(gòu)，完成避免了這種攻擊。

　　數(shù)據(jù)傳輸安全性高。接觸卡通過卡座觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與表單片機(jī)的通訊操作，攻擊者可以方便地通過檢測卡座觸點(diǎn)的方式截獲通訊數(shù)據(jù);而非接觸卡通過磁場耦合能量的方式實(shí)現(xiàn)與表單片機(jī)的通訊操作，提高了攻擊者的分析成本。

　　非接觸式預(yù)付費(fèi)智能表系統(tǒng)的工作方式

　　首先，消費(fèi)者為支付公用事業(yè)費(fèi)用可通過銀行、非接觸式終端機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)向非接觸式智能卡上充值;然后，在消費(fèi)者家中，智能卡中的充值金額可轉(zhuǎn)到非接觸式智 能表中，消費(fèi)者就可安心享用公用事業(yè)服務(wù)了;如智能卡中余額不足，消費(fèi)者可在商店購買充值卡向智能卡中充值即可。消費(fèi)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(fèi)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(fèi)者就不能享用公用事業(yè)服務(wù)了?？梢灶A(yù)見在不久的將來，手機(jī)有可能代替智能卡實(shí)現(xiàn)這些功能。

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　　圖1 非接觸式智能系統(tǒng)

　　智能電表需要智能產(chǎn)品與之配套。預(yù)付費(fèi)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(shè)備，一個天線和配套部分;軟件包括微控制器固件，主機(jī)驅(qū)動程序軟件和演示軟件。

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　　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(fù)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(qū)動器、實(shí)時時鐘、邏輯產(chǎn)品(一般產(chǎn)品，串行 EEPROM，橋接芯片，UART， 具有I2C的溫度傳感器)，電源管理產(chǎn)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(shù))和無線通信模塊等。