新一代预付费电表-复费率射频CPU卡表

苏州银河龙芯科技有限公司 王瑞毅 任振东

作为电力产品终端计量器具的电能表在电力设施中起着极为重要的作用。据来自电力生产运营部门的相关分析报告表明：2005年虽然全国性大规摸电网改造工程基本结束，但民用表和工业表的市场仍达到了近8000万台的需求量。从电表行业的产品结构上看，感应式电表还占有半壁多江山，但感应式电表与电子式电表的比例正发生着性的变化。除单一计量的电子式电表获得高速发展外，由于国内大中型城市逐步推出分时优惠电价后，极大地改变单相电能表市场需求结构，全电子的复费率、预付费电表发展相当迅速，目前，电子式电能表、电卡式预付费电子式电能表、三相电子式多功能电能表及多费率电子式电能表已逐渐成为电表市场的主要产品。随着远程抄表作为电能管理的新技术产品而引领着市场潮流，带各种远程抄表功能的智能电表市场的需求量也显著上升。

从国际市场来看，法国已于2001年起停止购置感应表，意大利已基本全部更新完2600万只带AMR（自动抄表）功能的电子式表， 英国目前已更换其80%居民表为电子式表，且保有13%电子式预付费电表，其他欧洲各国也已开始考虑感应表的全部更新问题。东南亚、印度、巴基斯坦、中东各国均开始大规模使用全电子的各种智能电表。

近几年来，随着IC智能卡中的接触式CPU 卡以及非接触式IC智能射频卡（内建MCU，ASIC等）的高度安全保密性以及国内相关行业服务意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表计中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、电表、燃气表以及暖气热力表中都已经开始采用IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理的媒介，使得IC卡表已经成为当前国内应用技术发展的一个亮点。

我国IC卡行业的发展始于1993年左右，经过这十几年的发展，我国IC卡行业已取得了不小的成就。除能低价格、高质量提供自主版权的大容量存储卡，逻辑加密卡外， CPU卡及非接触式IC智能射频卡（内建MCU，ASIC等）的制卡技术及其相应的读/写卡设备技术已能大批量、高质量的提供。这给本文所描述的复费率射频CPU卡表的登台提供了必备的物质条件。

一、复费率射频CPU卡表的市场分析

本文所指的复费率射频CPU卡电能表，同时具有预付费、复费率、集抄接口功能，符合当前电表的发展方向。它集成了各地供电部门对预付费、复费率、集抄等多种功能的需求，例如，本表采用了射频CPU卡作为信息传递介质，安全、可靠、防攻击、防尘防水，有效地解决了原来电钥匙预付费电表、存储卡预付费电表、逻辑加密卡预付费电表、接触型CPU卡预付费电表出现的各种问题；本表可实现尖峰平谷四费率、每天至少12时段、５套以上时段表、20天以上节假日、周休的复费率计量功能，从而满足了绝大多数地区对复费率功能的要求；本表设有标准集抄总线接口和表内通讯模块空间，无论何公司生产的任一种集抄通讯模块（载波、有线电视HFC网、电话或ADSL、GPRS、SMS、IP等）接至电表的标准集抄总线，即可实现不同方式集抄。本表还有较多的通用模块，易于修改来满足特殊要求。

由于复费率射频CPU卡电能表功能齐全，能适应国内外众多电力部门的要求。在不同的使用地区，只要进行显示方式、通讯规约、复费率等功能的变更和将一些当地不用的功能（例如停电抄表、卡等）进行裁减，即可满足相关要求。因此，复费率射频CPU卡电能表是一种先进、通用性强、模块化的电表。

中国仪器仪表行业协会电工仪器仪表分会在二OO五年三月二十九日发表的《中国电工仪器仪表行业前景分析报告》中预测，今后五年单相/三相复费率电能表需求量为550万台，我们估计卡式预付费电表年需求量为160万台，集抄电表80万台，因此复费率射频CPU卡电能表的市场复盖面约为近800万台，而且逐年均有二位数百分比增加。

据我们了解的情况，几乎全国的供电部门均使用了三相复费率电能表，批量安装了单相复费率电能表的省区有∶安徽、北京、福建、浙江、湖北、江苏、辽宁、上海、重庆；批量安装了单相/三相CPU卡表的省区有∶安徽、北京、福建福州、福建厦门、广东、云南、湖北、冀北、山西、、贵州遵义、山东、天津等；全国除少数地区外，几乎都试用过或正在使用载波集抄表，有线电视HFC网、电话或ADSL、GPRS、SMS、IP集抄也在北京、杭州等多个地区使用。

根据我国海关统计，2005年1至11月份我国电表出口1285.78万块，较上年同期增长60.1%，其中对意大利出口269万块，而这些表均为复费率载波集抄表；同期对印度出口178.88万块和对孟加拉出口52.9万块，也基本上是单相复费率或多功能表。由此可见，出口电表也是复费率射频CPU卡电能表的重要市场对象。

市场如此广阔和功能如此强大的复费率射频CPU卡电能表如果成本

价格昂贵，制造复杂，则失去了应用的意义。我公司使用GC0202芯片为各电表制造公司设计了一款通用型单相复费率射频CPU卡电能表，其整表器材成本仅需160元左右，欢迎各电表制造公司选用，若选用此方案并采购GC0202芯片超过40K的电表制造公司，我们将赠送本款复费率射频CPU卡电能表的全部源代码和所有设计文件，供这些电表制造公司掌握相关技术和改进设计之用。下面我们将介绍本款电表的考虑和相关技术。

二、复费率射频CPU卡预付费电能表实现的主要功能

依据我们为各电表公司设计北京、安徽、、福建、云南、贵州、山西、冀北等省区CPU卡预付费电表的经验和对多个省区电表需求的了解，我们认为，射频CPU卡预付费电表应实现下述功能∶

1、电表类型：

计量部份应为全电子（可使用ADI、Cirrus Logic、珠海炬力、上海贝岭的计量芯片实现），使用寿命为10年，计量精度为1.0级。

具有复费率计量（尖峰平谷四费率、每天至少12时段、５套以上时段表、20天以上节假日、周休、）功能，能实现多种预付费（至少有等效电度预付费和复费率结算后付费两种模式），使用非接触（RF或称射频）CPU卡进行信息交换，LCD背光显示，可红外抄表并带标准集抄总线口。

2、主要技术和管理特征

CPU卡结构及交易流程应经过严格的安全审查，若使用公开加密算法方式(例如DES加密) 加密则必须使用密钥分散，且密钥分散因子不得使用外界可获取的参数。加密方式最好用国密委的不公开算法SSF33。严禁使用不记名卡、换表卡等公用卡，该类卡若被硬考贝或破译，后果将不堪设想。

在己大量使用卡表的地区，建议使用双界面的CPU卡，银行使用接触面以方便与原有卡表售电兼容，用户使用非接触方式输入电表信息（大大减少电表故障和增大电表安全性、可靠性）。

电表主控芯片采用模块化设计及采用可添加模块、可下载更新软件技术，方便实现不更改硬件需求升级。全电子单芯片（或双芯片）完成整表，以提高可靠性和降低电表成本。

电表时钟电路硬件化，时钟晶体要求自动温度外偿，以实现高可靠宽范围高精度时钟；费率电量及重要电参数处理硬件化，以避免因单片机死机带来的错误；能实现5天以上停电抄表，以减轻抄表人员的工作量。

多参数循环LCD显示，扩大表上显示内容，便于用户了解信息，减少用户到供电部门查询。加装背光（背光可用家用遥控器触发）， 便于用户夜间和表箱内观察。

预留标准集抄总线接口（另行定义）和表内通讯模块空间，各种集抄通讯模块（载波、有线电视HFC网、电话或ADSL、GPRS、SMS、IP等）无论何公司生产的电表均留有标准集抄总线接口，插入表内不同通讯模块即可实现不同方式集抄；通讯波特率自适应，无需设置波特率，有装红外通讯，以备人工核查。

电表参数除可用卡设置外，使用红外和标准集抄总线接口设置，均需使用MAC密钥，即5通讯中的密钥不再为固定值，而为该数据串的MAC值(参看相关省电力部门规范) ，以确保设置参数不被非法修改。时钟设置的数据来源必须为GPS时钟，不可人工或其它方式输入。电力公司掌握电表核心技术、制定和公布电表统一标准（卡标准、表标准）、统一设计电表软件和硬件电路、各电表、CPU卡和通讯公司制作产品、统一验收和质量考核。

3、电表主要功能：

电表的主要计量功能应有：当前及前1~12月正反向总、峰、平、谷电量；前1~6月最大需量及发生时间；用户当前和前1~6月结算日的剩余金额或等效电度（等效于平电量的电度值），实现预定的复费率预付费。少数电表可要求：实时电流、实时电压、实时或期间功率因数、每日最大最小电流及发生时间、最大最小电压及发生时间、负荷曲线等。电表的主要处理功能应有：电池工作参数、断电参数、整点参数、冻结参数。

电表的主要安全功能应有：清零密钥、编程密钥、对时密钥，错误次以上锁死，设定编程天数和有硬软件编程开关，广播较时采用动态（1分钟+30秒*天）误差判决方式。

电表的主要记录功能应有：开/关表盖、开/关端钮盖记录、月最大需量及发生时间记录、硬件编程开关“充许”期间记录、时钟修改事件记录、电量修改事件记录、时段费率修改事件记录、电量反向事件记录、写地址事件记录、写密钥事件记录、电量清零事件记录、日时段费

率切换电量记录。

三、射频CPU卡及相关技术

目前应用中的电表CPU卡技术均来自银行卡体糸，主要技术标准为PBOC标准，而PBOC标准的安全核心为“SAM机制” ， 即是采用ESAM安全模块（即嵌入式安全控制模块）嵌入在表内，用户卡在表外，交易时使用内部认证、外部认证、线路加密等方法来成对实现安全交易。ESAM模块只负责完成安全认证和数据的存储，此模块可以在运行管理方设置完毕后，提供给表厂安装在卡式卡表中。今后的数据存取以及密钥的安全认证过程都在用户卡与卡表中的ESAM模块之间进行，与表中的微控制器无关，微控制器仍然由表厂负责设计，完成卡表的功能。这样既实现了系统的安全性由运行管理方控制，又不妨碍表厂继续发展和完善卡表的功能和性能，此种方法在国内外已得到广泛应用，事实证明，这种技术是可靠和实用的。

而射频CPU卡技术则是接触型卡技术的升级和自然沿伸，除信息传递通道从有线改为无线外，原理上来说，这两种卡技术上无太大差别。射频CPU卡系统由ESAM模块、射频读写芯片、天线和射频CPU卡组成，其中的射频读写芯片、天线作用类似于卡座。应用系统通过射频读写芯片对射频CPU卡进行操作。读写芯片通过射频信号同步射频CPU卡进行近距离通讯，并为射频CPU卡上芯片提供能量。射频CPU卡响应射频读写芯片的指令，并报告处理结果。射频CPU卡通过连接IC芯片的线圈在特定交变磁场中耦合获得高压能量，射频读写芯片通过发射天线发射交变强磁场，给予射频CPU卡能量。射频读写芯片通过发射天线感应到磁场的断、续编码而获得射频CPU卡发来的数据；射频CPU卡通过检验自身天线磁场的断、续获得射频芯片写来的数据，并按设定的模式编码、调制，向射频读写芯片发出数据。

射频CPU卡与射频读写芯片的通信内容包括复位应答、防冲突、选择卡片、相互认证、对数据块的操作和中止等。射频读写芯片取得收发信息将送往电表主控芯片，并通过主控芯片对ESAM模块进行操作，以完成相应的安全认证、加密信息传递等工作。

当今世界上非接触式IC智能射频卡（内建MCU，ASIC等）中的主流主要为PHILIPS公司的MIFARE技术，已经被制定为国际标准：ISO/IEC14443 TYPE A标准 。欧洲一些较大的IC卡片制造商以及IC卡片读写器制造商以及IC卡片软件设计公司等（例如法国的GEMPLUS公司）大都

以MIFARE技术为标准，而国内的IC卡行业均是符合此技术潮流的。

射频CPU卡电表在应用中的与卡相关的部件主要有∶单/双界面用户卡、ESAM模块、RF读写电路及天线，目前射频CPU卡、ESAM模块能符合电表要求且能大批量供货的厂家主要是握奇公司和华大电子，RF读写电路及天线能大批量供货的厂家主要有飞利浦、复旦微电子、清华同方等公司，下面将分别予以介绍∶

射频CPU卡

1、握奇单/双界面射频CPU卡使用芯片∶

SLE66CL80P（英飞凌）其核心是Philips 公司的Mifare IC S50（-01，-02，-03，-04）系列微模块（微晶片）。它确定了卡片的特性以及卡片读写器的诸多性能。 主要性能∶

卡片上无源（无任何电池），工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达2V以上，供卡片上IC工作。工作频率 13.56MHZ。

射频卡标准操作距离为100mm（由MCM5xx系列 作为读写器核心模块）和 25 mm （由MCM200 作为读写器核心模块）。 与卡片读写器的通信速率高达106Kbit/s。

具有防重叠功能：能在同一时间处理重叠在卡片读写器天线的有效工作距离内的多张重叠的卡片。选卡后双向的密钥验证功能，保证数据的安全性。通过TIMECOS定义的指令对卡片内的数据进行读写及密钥验证操作。

卡片制造时具有唯一的卡片系列号，没有重复的相同的两张卡片。

卡片上的数据读写可超过10万次以上；数据保存期可达10年以上，且卡片抗静电保护能力达2KV以上。主要技术指标：

项目CPU工艺ROM

性能16位0.22um

说明

72K Byte

RAMEEPROM

2KByte XRAM +256 Byte内部RAM

8K Byte

1、2、3、4倍3V±10%、5V±10%5.5V：<10mA

接触面：-25度---+85度；非接触面：-25度---+70度；最少；10万次无>6kv(HBM)

写(页)：< 1.8ms；删（页）<2.5ms3DES协处理器

接触面：T=0/1;

非接触：TypeA :106Kbits/S; TypeB:848Kbits/S;

支持供耗节省以及时钟停止

外部时钟频率1—7.5MHZ内部时钟频率15MHZ主频倍数工作电压工作电流工作温度写删次数读次数ESD（抗静电）写删时间DES实现方式通讯方式

数据保存时间10年

随机数发生器真随机数发生器

其它

2、华大单/双界面射频CPU卡使用芯片∶

Ciu92lb08，由华大电子自主研发，同时符合带触点的集成电路卡标准《ISO/IEC 7816-1/2/3/4》和《ISO/IEC14443》TypeB非

接触卡接口标准，该芯片被广泛用于２代身份证，有很高的安全性和可靠性。

主要性能∶

符合带触点的集成电路卡标准《ISO/IEC 7816-1/2/3/4》符合《ISO/IEC14443》TypeB非接触卡接口标准

符合《中国金融集成电路（IC）卡规范2.0 电子钱包/电子存折》一体化设计：接触接口和非接触接口共用一个CPU进行控制与卡片读写器的通信速率高达106Kbit/s。接触模式和非接触模式自动选择非接触界面支持防冲突机制支持多级目录管理。

支持多种文件类型，包括透明文件、记录文件、安全文件、 循环文件、电子钱包文件，电子存折文件。

支持安全数据传输，提供明文、加密、校验和加密校验四种传输模式。

支持多种安全访问方式和权限（认证功能和口令保护）。支持Single DES、Triple DES算法。支持数据镜像及支付交易保护功能。主要技术指标：

项目EEPROM

性能说明

8K Byte

接触界面时钟频1 ~ 5 MHz率

内部时钟频率主频倍数

接触界面工作电4.5-5.5 V压工作电流工作温度

接触面：-25度---+85度；非接触面：-25度---+70度；

写删次数读次数数据保存时间ESD（抗静电）写删时间DES实现方式随机数发生器通讯方式其它

最少；10万次无10年

硬件DES协处理器

支持供耗节省以及时钟停止

RF读写芯片及天线

RF读写芯片主要针对TYPE A和TYPE B两类卡，TYPE A读写芯片比较规范，一般均可通用，TYPE B读写芯片由于各非接触卡公司对

《ISO/IEC14443》TypeB非接触卡接口标准理解不同，往往不同的TYPE B卡要使用对应的TYPE B读写芯片。

RF天线一般应与RF读写芯片相对应，各RF读写芯片供应商都有相应设计方案及参考样品，本文不再另作介绍。

下面各介绍两种RF读写芯片∶

TYPE A∶飞利浦公司MF RC522

概述：

MF RC522是飞利浦公司13.56MHz射频基站芯片家族中的新成员，它利用了先进的调制和解调概念，完全集成了ISO14443A/Mifare非接触通讯协议。 内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近距离天线，接收部分提供了一个坚固而有效的解调和解码电路，用于接收ISO14443A兼容的的应答信号。数字处理部分提供奇偶和CRC检测功能。

RC522有多种接口方式可方便地于任何MCU通讯，甚至可通过RS232芯片直接于PC机相联，给终端设计提供了前所未有的灵活性。

RC522适用于各种ISO14443A/Miifare Classic标准并且要求低成

本、小尺寸、低功耗、高性能的应用、尤其适用于电池供电设备。产品特点∶

·超小体积，5×5mm

·低电压低功耗设计，工作电压2.5 － 3.6V ·三种接口方式：I2C、SPI、SERIAL UART ·软件掉电模式 ·硬件掉电模式

·字节发送和接收FIFO缓冲区

·输出驱动器使用极少的外部元器件连接到天线 ·高度集成模拟电路用于卡片应答的调制和解码 ·支持防冲突过程

·支持Mifare Classic加密

·支持ISO14443A，通讯速率可达424kkbit/s

TYPE A/B∶复旦微电子公司FM17XX 系列

概述∶

FM17XX 系列是复旦微电子股份有限公司设计的基于ISO14443 标准的系

列非接触卡读卡机专用芯片采用0.6 微米CMOS EEPROM 工艺可分别支持

13.56MHz 频率下的typeA typeB 15693 三种非接触通信协议支持MIFARE

和SH 标准的加密算法可兼容Philips 的RC500 RC530 RC531 及RC632等

读卡机芯片芯片内部高度集成了模拟调制解调电路只需最少量的外围电路就

可以工作支持6 种微处理器接口数字电路具有TTL CMOS 两种电压工作模式适用于各类计费系统的读卡器的应用产品特点∶

·高集成度的模拟电路只需最少量的外围线路·操作距离可达10cm

·支持ISO14443 typeA typeB 15693 协议·包含512byte 的EEPROM

·支持MIFARE 和SH 标准的加密算法·支持六种接口模式

·包含byte 的FIFO

·数字电路具有TTL/CMOS 两种电压工作模式·软件控制的power down 模式·一个可编程计时器·一个中断处理器·一个串行输出输入口·启动配置可编程

·数字模拟和发射模块都有的电源供电·采用SOP32 封装

FM17XXL 的版本表示该芯片的三路电源都可适用于低电压各型号区别型号支持的协议支持的认证对应Philips

算法的芯片FM1702/

FM1702L

t ypeA

MIFAREMIFARE

RC500RC530RC531

FM1712/FM1712LtypeA/BFM1715/FM1715LtypeA/BFM1725/FM1725LTypeA/B、

15693

MIFARE、SH-MIFARE、SHRC632

ESAM模块

华大ESAM模块∶

芯片型号: CIU92A08; 由华大电子自主研发，符合带触点的集成电路卡标准《ISO/IEC 7816-1/2/3/4》和《中国金融集成电路（IC）卡借记/

贷记规范

》即PBOC2.0标准，该芯片被广泛北京、、山西等多个省区CPU卡式预付费电表，有很高的安全性和可靠性。模块主要功能及技术指标∶

·支持多种密钥类型、支持多极密钥分散。

·支持各种安全计算及安全认证：子密钥的分散计算、数据的安全计算（对外部提供数据进行DES变换，如加密、解密计算等）、校验码（MAC）计算、过程密钥计算、安全鉴别计算。·工作电压范围：2.7-5.5V

·工作频率：1-5MHZ·封装形式：DIP8

握奇ESAM模块∶

芯片型号: 以智能卡芯片技术为核心，采用DIP或SOP封装形式，实现对用户卡合法身份的识别，并验证接收数据的有效性。模块主要功能∶1、 硬件安全

·高端安全智能卡专用微处理器硬件平台 ·ROM 和 EEPROM 安全 ·真正的随机数发生器 RNG ·高频/低频以及高压/低压检测 ·数据加密及地址串扰 ·防DPA/SPA攻击2、 软件安全

·中国人民银行认证·软件版权登记 ·软件产品认证·商密委认证

3、 面向服务商的管理和技术安全机制，产品和系统研发、生产与应用安全

隔离 。

4、 开发的标准，支持多用合一，并具有良好的兼容性、灵活性、可扩展性。

5、 稳定的多过一家的产品供应，有竞争力的价格、服务和更长的系统

生命周期。6、 多种封装方式

- DIP-8双列直插封装模块 - SOP-8/16 封装模块 模块技术指标∶

项目CPU工艺ROM

性能16位0.22um

说明

48K Byte

RAMEEPROM

2KByte XRAM +256 Byte内部RAM

16K Byte

1、2、3、4倍1.8V、3V、5V

1.98V：<4mA；3.3V：<6mA；5.5V：<10mA-25度---+85度；-40度---+125度

（25度）最少；50万次，最高：1650万次无>6kv(HBM)

写+删时间：<= 2.9ms软件

外部时钟频率1—7.5MHZ内部时钟频率33MHZ主频倍数工作电压工作电流工作温度保存温度写删次数读次数ESD（抗静电）写删时间DES实现方式随机数发生器通讯方式其它

数据保存时间（25度）10年

四、单相复费率射频CPU卡表的实现

为实现上述射频CPU卡预付费电表的设想，我们依据北京地区的实

际需求研发成功了一款单相射频CPU卡预付费电表，基本达到上述要求并通过了相关检测。该款电表将用于北京地区居民用户。该款电表使用GC0202芯片作为主控芯片，ADE7755AN作为计量芯

片，SN65HVD3082E作为RS485通讯芯片，FM24C16作为外存储芯片，ESAM2829作为安全认证模块，该款电表具有如下特点：功能强大、抗扰强、功耗低、成本低、高质量。下面分别介绍相关技术实现∶

主控芯片GC0202芯片简介：

GC0202 采用片内仪表总线（地址、数据、控制、外挂四类总线）将多功能电能表所需的几乎全部功能模块联接，不再使用以单片机为中心的传统方案。包括以下模块：电参数处理模块、实时时钟、温度补偿模块、显示驱动、IIC驱动、SPI 驱动、电源管理模块、红外调制、MCU等。

其中电参数处理模块是核心模块，它由电参数处理逻辑、20Hz脉冲低通输入滤波器、秒脉冲输入、预付费控制、表盖端钮盖开关输入、时钟模块接口、IIC总线接口、多用途脉冲输出、电量脉冲（可插入秒脉冲）输出、继电器输出等组成。它能接收三种模式的电量脉冲输入，并对输入脉冲进行20Hz低通数字滤波；将滤波后的脉冲信号和来自RTC模块的时间/日期信息依据设定在FRAM区中的各种参数和标记进行复费率计量处理，获得各种电量和最大需量等重要电参数。预付费控制计算剩余电度、驱动继电器，能实现预付电度、预付金额等模式。GC0202芯片的内部框图如下：

基于GC0202芯片的单相复费率射频CPU卡表的硬件结构：基于GC0202芯片的单相复费率射频CPU卡表只需很少的外围期间就能实现丰富的功能:

※ 4Com*24Seg LCD显示直接接至芯片，芯片背光控制信号经驱动后提供背光电源。

※ 字轮驱动、秒脉冲信号、电量脉冲信号输出为OC门直接接字轮或光耦，无需驱动。

※ 片内实时时钟、时钟温度自动补偿。单表补偿参数形成只需输入晶体/温感专用模块的参数代码即可。

※ 芯片直接输入/出串行数据和主/从信号至光耦，本款表将其接入SN65HVD3082E芯片而获得1路485接口。※ 红外通讯直接至红外发射管和红外接收IC。※ 射频模块直接接入芯片SPI接口。

※ 外接存储芯片直接接入芯片I2C总线接口。※ ESAM芯片直接接入芯片通用I/O口。

下图是该款单相射频CPU卡预付费电表的电原理图，由图可见，使用GC0202芯片构成的这款电表，外围电路极为简单，从而该款电表成本极低、抗干扰能力很强、体积也很小。

基于GC0202芯片的单相复费率射频CPU卡表的软件简介：GC0202芯片软件共包括以下模块：系统的初始化、显示、通讯、卡流程。

初始化模块包括MCU寄存器和用户变量的初始化，显示模块处理LCD或LED的显示，通讯模块处理5规约或其他行业规约，卡流程完成各种认证和与卡的数据交换。

由于GC0202芯片有关电量信息的处理完全由电参数处理模块完成，无需软件编程(例如计量、复费率处理、预付费处理等)，软件部份主要完成卡、红外或485通讯和LCD显示功能，从而软件也比较简单。

基于GC0202芯片的单相复费率射频CPU卡表的器材成本分析：

器件贴片电阻

1520

数量

11

单价

累计

标号

R17R69

R40 R48 R50 R53 R61R62 R63 R R65 R72R73 R81R24 R76 R82R0

R12 R14 R15 R16R1

R22 R23 R30 R36

R44 R45 R46 R47 R60R67 R70 R71 R77 R79R18 R31R2

R3 R28 R29 R34 R35 R43R54 R55 R66 R68 R74R75

0.0030.0030.0030.0030.0030.0030.0030.0030.0030.0030.003

0.0030.0030.0360.0090.0030.0120.0030.0420.0060.0030.036

100200350470560

123141

1k2K2.2K

1421

4.7K12

9.1K10K20k22K43K75K150K220K贴片电容10110210310415333310410522P电解电容10uF/16V100uF/16V220uF/16V470uF/35V1000uF /16V1000uF /35V

15311113 117822434 143211

0.0030.0030.0030.0030.0030.0030.0030.003

0.0030.0150.0090.0030.0030.0030.0030.009

R4

R13 R32 R33 R56 R57R58 R59 R80R49 R51 R52R5R6R7R8R9 R10 R11 C27C40

C1 C2 C6 C7 C20 C21C26

C22 C25 C31 C34 C39C41 C42 C43C3 C19C4 C5

C15 C16 C17 C18C21 C29 C30C9 C10 C23 C24 C901

C902 C910 C28 C38C903 C907 C909C906 C908C33C32

0.040.040.040.040.040.040.040.040.04

0.040.040.280.320.080.080.160.120.16

0.100.100.100.200.200.20

0.100.400.300.400.200.20

二极管

1N40071N41481N4733三极管54015551XC61CN3302MR整流桥BRIDGE

252 122 1

0.050.050.05

0.100.250.10

V1 V5

V2 V1 V2 V3 V4V3 V4 G3G1 G2IC2 IC3 BG1

0.101.00

0.102.00

0.10 0.20

0.10

0.10

磁珠

3*6-B626*12

174 1

0.050.05

1.050.20

Z1 Z2 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7L8 L9 L10L1 L2 L3 L4 X1

晶体

3.579545M8MHz

0.600.60

0.600.60

1

1212

X2

XS1XS2 TM1XS3XS1 XS7XS8 IC4 RT2 RT3

连接器

2PIN6PIN9 PIN10PIN

0.050.050.050.050.05

0.050.100.050.100.05

28 PIN

红外接收管TSOP-34838热敏电阻

1

1

2

3.00

3.00

0.20

0.40

高压电容

102/630V压敏电阻681-D20继电器JZC-32F

1 1 1 1 7 11131111 111111111

0.20

0.20

C801 MOV K35 T1

e1 e2 e3 4 e5 e6 e7 IC4IC6IC1 C2 IC3IC8IC5 BAT1 D1D6BGVOLK1

0.20

0.20

1.00

1.00

2A/220V

菲利浦提供

变压器

hg108光耦TLP421集成电路GC0202ADE7755ANSN65HVD3082E7805FM24C16eSAM2829双界面用户卡电池3.6V发光管红色LED红外发射管LCD及背光板蜂鸣器按键印制板射频模块表壳及端子电流传感器

6.00

6.00

0.30

2.10

26.007.004.000.252.509.0017.0012.00

26.007.004.000.752.509.0017.0012.00

0.050.5013.000.800.106.0025.0015.001.80

0.050.0513.000.800.106.0025.0015.001.80

含RF天线

合计

161.792

可见，该款电表的器材成本是较低的。

五、结束语

我们认为∶复费率射频CPU卡电能表是一种先进、通用性强、模块化的电表，是当前电表综合化发展的必然结果。由于复费率射频CPU卡电能表功能齐全，能适应国内外众多电力部门的要求，可以预计这类电表将会成为主流电表(特别在居民用表上) 之一，本文贡献的技术意见，供各位专家设

计此类电表时参考，由于本文作者水平有限，成文时间又短，若有错漏之处，欢迎来人来函指正。