竊取能源和篡改電表是一個世界性問題，這個問題會導(dǎo)致收入損失。消費者發(fā)現(xiàn)能夠控制自己的電表，使之暫停計費或不被記錄，改變或停止電表內(nèi)的實時計時器，甚至可以做到跳過電表直接使用電能而不必付費。飛思卡爾最新于電表市場推出的MCF51EM256微控制器將幾大防篡改特性集成于一個芯片，大大減少了客戶的材料賬單（BoM）成本，又能有效地防止篡改現(xiàn)象。
簡介—防篡改特性需求
著電力成本的提高，竊電行為已經(jīng)成為政府機構(gòu)（公共事業(yè)部門）的主要擔憂，這是一個全球性的問題，尤其在印度和中國等人口眾多的國家更是嚴重。在公共設(shè)施計量應(yīng)用中，不法分子會想法設(shè)法竊取信息或是更改內(nèi)部設(shè)置。這些方法中比較常見的就是對時間進行微調(diào)以欺騙系統(tǒng)。
配電公司可能會依據(jù)每天的時段、最大需求和負荷等因素實行錯峰電價，這就需要一個實時計時器（RTC）以提供準確的時間參考。某些不法分子就會篡改計時器或操縱時間欺騙系統(tǒng)，以便改變計費結(jié)果，如將PM改為AM，這樣一來，因為在更改后的時段內(nèi)采用非高峰負荷電價，所以電表固件會收取更少的費用。實時計時器（RTC）通常依靠一個32.768 kHz的外部晶體振蕩器，而不法分子則會改變這個RTC晶體以減緩震蕩達到少計數(shù)的目的，從而會使測量和計費也和實際耗電有所不同。
這些收入損失中的大部分都可以通過安裝電子電表來解決，因為它們可以探測到篡改行為從而保證正確的計費，這不同于電子機械電表。另外，這些電表會采用AMR或智能電網(wǎng)等先進的計量技術(shù)連接，公共事業(yè)公司便可以受益于自動獲悉任何遠程發(fā)生的篡改行為。
關(guān)于MCF51EM256
MCF51EM256基于ColdFire V1的微控制器，具有256K閃存、四個高精度16位的SAR ADC，可以在所有相位同時測量電流和電壓，以及中性電流。ADC由內(nèi)部可編程延遲模塊自動激發(fā)，以對電流和電壓作出精確、同相的讀數(shù)。微控制器包括一個精確的1.2v輸出電壓基準，內(nèi)部ADC和如增益放大器等外部組件可以利用它來進行精準的測量。微控制器包括一個獨立的RTC（iRTC），同時鐘一樣，它有自己的電源域，因此和其它系統(tǒng)組件是分開的。大多數(shù)的防篡改特性都在iRTC中實施。MCF51EM256還包括一個LCD驅(qū)動模塊、一系列如 IIC、SCI、SPI、可編程比較器和AMR SPI/SCI模塊等通信外圍設(shè)備。
MCF51EM256的防篡改特性
帶有獨立電源域的RTC
當主供電可用時，iRTC在主供電（VDD）上全時運行，當主電源發(fā)生故障時，會自動切換至電池供電（VBAT）。此行為過程如圖1所示。
圖1— 獨立RTC
iRTC可以檢測出主供電電壓（VDD）在特定閾值的下降，如在此閾值以下，就會自動轉(zhuǎn)至電池供電。在此閾值以下時，只有RTC和振蕩器會保持工作，而其它的微控制器都會關(guān)閉。
這就使所有相關(guān)邏輯可以在斷電時與篡改探測（稍后會講到）一起工作，除非電池移除或電能耗盡。
電池移除或電力故障下的保護
篡改系統(tǒng)的一般方法就是在干線電源不可用時移除電池。這就使得黑客可以有操縱系統(tǒng)的時間，之后再將電池裝回好像什么都沒發(fā)生過一樣。iRTC的獨立性包括其重置、時鐘和電源。獨立的電源在設(shè)備斷電時移除后，如果再連接電池，iRTC就會被重置，然后默認被篡改的狀態(tài)。
值得注意的事，iRTC相對于SoC POR來說有一個單獨的“上電復(fù)位（POR）”。iRTC POR只有在當主供電和電池電源都移除，然后其中一個被重新連接時才發(fā)揮效用。iRTC有檢測移除電池的功能，并能內(nèi)部生成一個篡改干擾CPU。在最初的計量校準階段，這種篡改可以被忽略，因為此時系統(tǒng)處于分析模式。
123下一頁全文 本文導(dǎo)航第 1 頁：飛思卡爾防篡改特性MCU強勁智能電表解決方案第 2 頁：檢測系統(tǒng)的外部篡改第 3 頁：低電壓時防止寄存器崩潰
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