ESAM加密芯片使用手册.pdf-资料库

版本号：V2.0 I

目录 1 终端安全芯片简介 ....................................................................................................................................... 1 1.1 概述 ....................................................................................................................................................... 1 1.2 产品特点 ............................................................................................................................................... 1 1.3 结构框图 ............................................................................................................................................... 1 2 引脚分配及典型电路 .................................................................................................................................. 2 2.1 引脚分配 ............................................................................................................................................... 2 2.2 典型电路 ............................................................................................................................................... 2 3 电气特性及时序参数 .................................................................................................................................. 4 3.1.1 直流参数 ........................................................................................................................................... 4 3.1.1.1 直流参数（3V 电源）（-40℃至 85℃） ....................................................................................... 4 3.1.1.2 直流参数（5V 电源）（-40℃ 至 85℃） ................................................................................... 4 3.1.2 交流参数（3V/5V 电源）（-40℃ 至 85℃） ............................................................................. 5 3.1.3 绝对最大额定值 .............................................................................................................................. 6 4 信息交换 ....................................................................................................................................................... 7 4.2 4.1 SPI 通信接口 ........................................................................................................................................ 7 SPI 通信协议描述 ................................................................................................................................ 7 SPI 通信流程 ........................................................................................................................................ 8 4.3 4.4 设计要点 ............................................................................................................................................... 9 4.5 命令的结构和处理 ............................................................................................................................ 10 4.5.1 发送数据结构................................................................................................................................. 10 4.5.2 接收数据结构................................................................................................................................. 10 4.5.3 状态字节 ......................................................................................................................................... 10 5 主站、终端交互指令流 ............................................................................................................................ 12 5.1 获取 T-ESAM 信息 ............................................................................................................................ 12 5.2 会话初始化 ......................................................................................................................................... 12 5.3 会话密钥协商 ..................................................................................................................................... 13 5.4 会话恢复 ............................................................................................................................................. 13 5.5 MAC 校验 ........................................................................................................................................... 14 5.6 对称密钥更新 ..................................................................................................................................... 15 5.7 终端证书更新请求 ............................................................................................................................ 15 5.8 证书更新 ............................................................................................................................................. 15 5.9 内、外部认证 ..................................................................................................................................... 16 5.10 证书状态切换 ..................................................................................................................................... 16 5.11 置离线计数器 ..................................................................................................................................... 17 5.12 转加密授权 ......................................................................................................................................... 17 I

5.13 对批量电表下发任务 ........................................................................................................................ 17 5.14 组广播 ................................................................................................................................................. 22 6 终端共享文件操作指令 ............................................................................................................................ 23 6.1 终端共享文件读操作 ........................................................................................................................ 23 6.2 终端共享文件写操作 ........................................................................................................................ 23 7 封装尺寸及联系方式 ................................................................................................................................ 24 7.1 封装尺寸说明 ..................................................................................................................................... 24 7.2 联系方式 ............................................................................................................................................. 26 II

1 终端安全芯片简介 1.1 概述终端安全芯片，简称 T-ESAM（Terminal Embedded Secure Access Module，终端嵌入式安全控制模块），安装到集中器和采集终端等终端设备中，作为设备的安全认证模块，提供安全的硬件平台。模块内置了 SM1、SM2 和 SM3 等算法，可以实现数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制、通信线路保护等多种功能，保证了终端设备数据存储、传输、交互的安全性。 1.2 产品特点  支持 SPI 通信接口。  支持 SM1、SM2、SM3 标准国密算法。  支持电压监测、频率监测等安全防护机制。  具有真随机数发生器。  具有存储器数据加密和总线加扰机制。  数据存储区容量: 32Kbytes。  数据保存时间大于 10 年，数据存储区擦写次数大于 10 万次。  SPI 通信速率支持 1～2Mbps。  工作电压：2.7V～5.5V。  工作温度：-40℃～+85℃。 1.3 结构框图图 1 T-ESAM 结构框图南京南瑞集团通信与用电技术分公司 1 T-ESAM内核国密SM1算法单元随机数发生器定时器中断源SPI端口数据存储区程序存储区安全保护模块RAM国密SM2、SM3算法单元

2 引脚分配及典型电路 2.1 引脚分配 T-ESAM 的引脚分配如下图所示：图 2 T-ESAM 引脚分配图引脚描述如下表所示：引脚号引脚名 1 GND 2、7 MOSI 3、6 MISO 4 5 8 SSN SCK VCC 功能描述地主出从入，引脚 2 与 7 需外部短接主入从出，引脚 3 与 6 需外部短接片选时钟电源表 1 引脚描述列表 2.2 典型电路为了能更安全有效地使用 T-ESAM 芯片，推荐使用如下典型电路图：南京南瑞集团通信与用电技术分公司 2 12348765GNDMOSIVCCSSNSCKMISOMISOMOSI

图 3 T-ESAM 典型应用电路 1）连接标识说明： Control：用于控制 T-ESAM 电源的端口，与微控制器连接。 MISO： T-ESAM 的输出端口。 MOSI： T-ESAM 的输入端口。 SCK：时钟端口。 SSN： T-ESAM 片选端口。注：引脚 2 与 7 需外部短接，引脚 3 与 6 需外部短接。 2）典型电路设计要点：确保 VCC-3.3V / 5V 端电压从 0V 升至稳定工作电压的时间<100us；器件 Q1 可以是三极管或 PMOS 管，提供的最大电流保证>100mA。南京南瑞集团通信与用电技术分公司 3

3 电气特性及时序参数 3.1.1 直流参数 3.1.1.1 直流参数（3V 电源）（-40℃至 85℃）参数电源电压电源电流电源峰值电流 SCK MISO MOSI SSN 符号最小值典型值最大值单位条件 VCC ICC Ipeak VIH IIH VIL IIL VOH IOH VOL IOL VIH IIH VIL IIL VIH IIH VIL IIL 2.7 — — 3 — — 0.7×VCC — — 33 -0.6 13 — — 0.7×VCC — — 33 -0.6 13 — — 0.7×VCC — — 33 -0.6 13 — — 0.7×VCC — — 33 -0.6 13 — — 3.3 30 80 VCC 100 0.8 40 VCC 100 0.8 40 VCC 100 0.8 40 VCC 100 0.8 40 V mA mA V uA VIH V uA VIL V uA VOH V uA VOL V uA VIH V uA VIL V uA VIH V uA VIL 表 2 直流参数（3V） 3.1.1.2 直流参数（5V 电源）（-40℃ 至 85℃）参数电源电压电源电流电源峰值电流 SCK 符号最小值典型值最大值单位条件 VCC ICC Ipeak VIH 4.5 — — 5 — — 5.5 30 80 V mA mA 0.7×VCC — VCC V 南京南瑞集团通信与用电技术分公司 4

参数符号最小值典型值最大值单位条件 IIH VIL IIL VOH IOH VOL IOL VIH IIH VIL IIL VIH IIH VIL IIL 33 -1 13 5 — — 0.7×VCC — 33 -1 13 5 — — 0.7×VCC — 33 -1 13 5 — — 0.7×VCC — 33 -1 13 5 — — 100 uA VIH 1 40 VCC 100 1 40 VCC 100 1 40 VCC 100 1 40 V uA VIL V uA VOH V uA VOL V uA VIH V uA VIL V uA VIH V uA VIL MISO MOSI SSN 表 3 直流参数（5V） 3.1.2 交流参数（3V/5V 电源）（-40℃ 至 85℃）参数符号最小值典型值最大值单位条件沿变时间 tR,tF — 沿变时间 tR,tF — 沿变时间 tR,tF — 频率沿变时间 fSCK tR,tf 1 — MOSI 0.096, 1.718 MISO 0.096, 1.718 SSN 0.096, 1.718 SCK 0.096, 1.718 — ns — ns — ns 2 — MHz ns 占空比 — — 50% — ns 表 4 交流参数南京南瑞集团通信与用电技术分公司 5

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