本文就射頻技術(shù)在電子秤上的應(yīng)用進(jìn)行研究與探討。 

一、引言

20 世紀(jì) 80 年代中期，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上使用的商用稱重計(jì)量設(shè)備開(kāi)始由電子計(jì)價(jià)秤逐步取代彈簧度盤(pán)秤，進(jìn)入 90 年代后期，隨著商業(yè)模式和市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)變化，商用電子秤除了具備基本的計(jì)量、計(jì)價(jià)功能外，又被賦予了更多功能，應(yīng)用于不同的行業(yè)及場(chǎng)合。如條形碼電子計(jì)價(jià)秤，增加商品信息、條碼信息、標(biāo)簽格式等信息編輯、聯(lián)網(wǎng)及打印功能，用于大中小型連鎖超市；收銀電子秤，增加收銀及統(tǒng)計(jì)等管理功能，實(shí)現(xiàn)收銀小票打印，用于連鎖專賣(mài)店和集貿(mào)市場(chǎng)。

21 世紀(jì)是射頻技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，大中小型連鎖店迅速崛起，市場(chǎng)急需具有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和射頻技術(shù)的電子秤，要求在電子秤上增加刷卡功能，實(shí)現(xiàn)磁卡、IC 卡或射頻卡的應(yīng)用，以滿足市場(chǎng)對(duì)會(huì)員、積分、儲(chǔ)值等的管理需求，同時(shí)電子秤上具備各種通訊接口、USB 接口、掃描槍接口，可實(shí)現(xiàn)信息輸入、輸出、數(shù)據(jù)局域 網(wǎng)或遠(yuǎn)程通訊等，用于各種需要食品安全溯源信息采集和連鎖店信息化管理等各種場(chǎng)合。

二、射頻技術(shù)介紹

射頻卡 （簡(jiǎn)稱 RF 卡） 是一種以無(wú)線方式傳送數(shù)據(jù)的集成電路卡片，它具有數(shù)據(jù)處理及安全認(rèn)證功能等特有的優(yōu)點(diǎn)。射頻卡也叫非接觸式 IC 卡，誕生于 90 年代初，是世界上最近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功地將射頻識(shí)技術(shù)和 IC 卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，解決了無(wú)源 （卡中無(wú)電源） 和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破。由于存在著磁卡和接觸式 IC 卡不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，使之一經(jīng)問(wèn)世，便立即引起廣泛的關(guān)注，并以驚人的速度得到推廣應(yīng)用。

非接觸式 IC 卡由 IC 芯片，感應(yīng)天線組成，并完全密封在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) PVC 卡片中，無(wú)外露部分。非接觸式 IC 卡的讀寫(xiě)過(guò)程，通常由非接觸式 IC 卡與讀寫(xiě)器之間通過(guò)無(wú)線電波來(lái)完成讀寫(xiě)操作。非接觸型 IC 卡本身是無(wú)源體，當(dāng)讀寫(xiě)器對(duì)卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，讀寫(xiě)器發(fā)出的信號(hào)由兩部分疊加組成：一部分是電源信號(hào)，該信號(hào)由卡接收后，與其本身的 L/C 產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生一個(gè)瞬間能量來(lái)供給芯片

工作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號(hào)，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲(chǔ)等，并返回給讀寫(xiě)器。由非接觸式 IC 卡所形成的讀寫(xiě)系統(tǒng)，無(wú)論是硬件結(jié)構(gòu)，還是操作過(guò)程都得到了很大的簡(jiǎn)化，同時(shí)借助于先進(jìn)的管理軟件，可脫機(jī)的操作方式，都使數(shù)據(jù)讀寫(xiě)過(guò)程更為簡(jiǎn)單。

與接觸式 IC 卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 可靠性高：非接觸式 IC 卡與讀寫(xiě)器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫(xiě)而產(chǎn)生的各種故障。例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰塵或油污導(dǎo)致接觸不良等原因造成的故障。此外，非接觸式卡表面無(wú)裸露的芯片，無(wú)須擔(dān)心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞等問(wèn)題，既便于卡片的印刷，又提高了卡片的使用可靠性。

（2） 操作方便、快速：由于非接觸通訊，讀寫(xiě)器在 10cm 范圍內(nèi)就可以對(duì)卡片操作，所以不必插撥卡，非常方便用戶使用。非接觸式卡使用時(shí)沒(méi)有方向性，卡片可以任意方向掠過(guò)讀寫(xiě)，即可完成操作，這大大提高了每次使用的速度。

（3） 防沖突：非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此，讀寫(xiě)器可以“同時(shí)”處理多張非接觸式 IC 卡。這提高了應(yīng)用的并行性，無(wú)形中提高了系統(tǒng)工作速度。

（4） 可以適合于多種應(yīng)用：非接觸式卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它一卡多用，能應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問(wèn)條件。

（5） 加密性能好：非接觸式卡的序列號(hào)是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號(hào)固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫(xiě)器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，即讀寫(xiě)器驗(yàn)證 IC 卡的合法性時(shí) IC 卡也驗(yàn)證讀寫(xiě)器的合法性。非接觸式卡在處理前要與讀寫(xiě)器進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且在通訊過(guò)程中所有的數(shù)據(jù)都加密。此外，卡中各個(gè)扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問(wèn)條件，由于非接觸式 IC 卡具有以上無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以它很適宜應(yīng)用于電子錢(qián)包，公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)和公共汽車(chē)自動(dòng)售票系統(tǒng)等。

三、射頻技術(shù)在電子秤上的應(yīng)用

目前隨著市場(chǎng)模式的變化和需求的增長(zhǎng)，同時(shí)射頻技術(shù)也日益成熟，射頻卡在收銀型電子秤上開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用，主要集成了可讀寫(xiě)的 mifare S50、S70 卡或 CPU 卡，被應(yīng)用作為會(huì)員卡、積分卡、儲(chǔ)值卡、食品安全溯源系統(tǒng)信息采集卡等。

會(huì)員卡、積分卡及儲(chǔ)值卡主要用于具有收銀管理功能的收銀秤、POS 稱重一體機(jī)等，通過(guò)帶射頻卡讀寫(xiě)功能的電子秤采集卡內(nèi)相關(guān)會(huì)員信息，同時(shí)與系統(tǒng)管理軟件聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)會(huì)員管理功能，通過(guò)基礎(chǔ)信息的采集實(shí)現(xiàn)商家信息化管理，與此同時(shí)儲(chǔ)值卡還實(shí)現(xiàn)了刷卡支付功能，免去現(xiàn)金支付在交易中帶來(lái)的諸多不便，極大的方便了商家和消費(fèi)者，簡(jiǎn)化了交易流程。

另外，隨著國(guó)家對(duì)肉類(lèi)蔬菜追溯安全工程如火如荼的推進(jìn)，用于食品安全溯源系統(tǒng)的溯源型電子秤也得到廣泛應(yīng)用。溯源型電子秤上普遍采用了 IC 卡或 CPU 卡作為溯源信息的載體，采集傳輸客戶信息、肉菜等商品入場(chǎng)信息、交易流水信息等。

在電子秤上實(shí)現(xiàn)以上刷卡功能并與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)主要有以下兩種模式：

（1） 非實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)模式，電子秤刷卡讀取卡內(nèi)會(huì)員號(hào)、會(huì)員信息、積分信息或儲(chǔ)值信息，在交易流水中添加會(huì)員號(hào)或積分信息等，同時(shí)根據(jù)需要將交易產(chǎn)生新的會(huì)員信息、積分信息及儲(chǔ)值卡余額等信息寫(xiě)入卡內(nèi)，系統(tǒng)軟件定時(shí)提取交易流水等信息存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2） 實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)模式，電子秤刷卡讀取卡號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳卡號(hào)，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取相關(guān)會(huì)員信息、積分信息或儲(chǔ)值等信息返回，電子秤收到信息后進(jìn)行相關(guān)交易處理，再返回系統(tǒng)交易信息，系統(tǒng)更新會(huì)員、積分、儲(chǔ)值余額等信息后回傳給電子秤，電子秤通過(guò)打印小票或顯示相關(guān)信息。

兩種模式的主要差異在于第一種模式，射頻卡是信息的載體，要求射頻卡加密安全性強(qiáng)大，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求不高，而第二種模式服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)是信息的載體，要求電子秤實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)獲取信息，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的安全性及實(shí)時(shí)性要求比較高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性比較大。

從實(shí)際在市場(chǎng)的使用情況看，大中型連鎖店普遍采用實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)模式，一些連鎖企業(yè)甚至建設(shè)了 VPN 專網(wǎng)，由于他們具有一支網(wǎng)絡(luò)維護(hù)及市場(chǎng)支持人員，可以及時(shí)分析解決網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等出現(xiàn)的問(wèn)題，這種模式實(shí)時(shí)性高，是企業(yè)信息化管理的首選，可以實(shí)時(shí)看見(jiàn)商品銷(xiāo)售及庫(kù)存、客戶流量及客戶喜好等信息，提升商店整體的信息化管理水平的同時(shí)為企業(yè)也提供了許多原始數(shù)據(jù)，為促銷(xiāo)方式及銷(xiāo)售模式等的選擇提供依據(jù)。但是對(duì)于一些小型連鎖店或單店基本不具備實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)模式，又要實(shí)現(xiàn)會(huì)員、促銷(xiāo)及支付等管理，最好采用非實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)模式，既實(shí)現(xiàn)了管理需要又降低管理難度和成本，但是信息化管理水平和實(shí)時(shí)性都不高。

電子秤上一般采用內(nèi)嵌 mifare 卡或 CPU 卡讀卡模塊，模塊可讀寫(xiě)符合 ISO/IEC14443A 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的卡片，同時(shí)模塊支持 I2C、UART、SPI 等各種通信接口方式，讀寫(xiě)距離可以達(dá)到 5cm 以上。電子秤按照讀卡模塊的接口標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議，與讀卡模塊之間進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)卡內(nèi)信息的讀取和寫(xiě)入。就我們選用的 mifare 卡和 CPU 卡兩種讀卡模塊的具體操作流程如圖 1、圖 2 所示。

由以上軟件流程框圖可以看出，非 CPU 卡技術(shù)成本低廉，交易流程簡(jiǎn)明，較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)架構(gòu)，方便用戶快速掌握，迅速應(yīng)用和發(fā)展。但是必須熟悉卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，哪里是制造商區(qū)，哪里是密碼區(qū)，哪里是數(shù)據(jù)控制區(qū)，哪里是數(shù)據(jù)區(qū) （應(yīng)用區(qū)） ……；而 CPU 卡不必關(guān)心數(shù)據(jù)的地址，卻要關(guān)注文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、基本文件類(lèi)型、派生特定的“變種”文件類(lèi)型，同時(shí)要熟讀卡的 COS 手冊(cè)，操作流程比較復(fù)雜。

四、射頻技術(shù)在電子秤上應(yīng)用遇到的問(wèn)題及措施

（1） 我國(guó)總體信息化水平不高，阻礙了射頻卡的應(yīng)用。射頻卡作為一種信息技術(shù)手段，其基本功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)快速采集。這些數(shù)據(jù)采集后，必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的對(duì)比分析處理，才能達(dá)到提高效率、降低總體成本的作用。也就是說(shuō)，射頻卡在電子秤上的實(shí)施，需要商家信息化管理達(dá)到一定水平，使帶有射頻卡功能的電子秤與商家既有的商業(yè)信息化軟件系統(tǒng)信息集成在一起，才能充分發(fā)揮其作用。

（2） 射頻卡實(shí)施成本還比較高，使很多商家望而卻步。不僅僅對(duì)中國(guó)企業(yè)，即便對(duì)西方企業(yè)，射頻卡的高成本也是一個(gè)巨大障礙。目前在國(guó)內(nèi)，一張射頻卡一般都在 1 元以上，信息化系統(tǒng)實(shí)施需要龐大數(shù)量的射頻卡，同時(shí)需要增加相應(yīng)設(shè)備的硬件成本及系統(tǒng)信息化聯(lián)網(wǎng)的高額軟件成本，高成本使得射頻卡的投資回報(bào)具有很大風(fēng)險(xiǎn)，使其應(yīng)用大多局限于高價(jià)值或高利潤(rùn)領(lǐng)域。

（3） 目前制約射頻識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展的主要問(wèn)題是標(biāo)準(zhǔn)的不兼容。射頻識(shí)別系統(tǒng)的主要廠商提供的都是專用系統(tǒng)，導(dǎo)致不同的應(yīng)用和不同的行業(yè)采用不同廠商的頻率和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，這種混亂和割據(jù)的狀況已經(jīng)制約了整個(gè)射頻識(shí)別行業(yè)的增長(zhǎng)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，貿(mào)然實(shí)施會(huì)帶來(lái)不確定風(fēng)險(xiǎn)，這也是很多企業(yè)對(duì)實(shí)施射頻卡抱觀望態(tài)度的原因。在產(chǎn)品推廣中，我們除了不斷完善射頻卡在收銀秤中的應(yīng)用，同時(shí)我們積極與第三方商業(yè)軟件進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)接，幫助企業(yè)盡快使用較完善的商業(yè)軟件與具有射頻技術(shù)的收銀秤，組成功能更加強(qiáng)大的信息化管理系統(tǒng)，推進(jìn)企業(yè)信息化管理的同時(shí)也促進(jìn)我們產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣。

盡管我國(guó)企業(yè)目前信息化程度還較低，但我國(guó)企業(yè)前進(jìn)的步伐相當(dāng)快。隨著我國(guó)企業(yè)信息化進(jìn)程的快速推進(jìn)，射頻卡的應(yīng)用將會(huì)由點(diǎn)到面，逐步拓展到更廣的領(lǐng)域，射頻行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)進(jìn)一步完善。而射頻卡的實(shí)施成本，必然隨著射頻卡應(yīng)用的推廣和市場(chǎng)的擴(kuò)大而逐步降低。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)信息化管理的需求逐步提高，具有物聯(lián)網(wǎng)功能的電子秤將逐步取代普通計(jì)價(jià)秤，通過(guò)集成射頻卡技術(shù)，可以更加方便客戶進(jìn)行相關(guān)信息采集和交易結(jié)算，同時(shí)也提升了市場(chǎng)的管理，為買(mǎi)賣(mài)雙方帶來(lái)了極大的便利，在未來(lái)幾年刷卡、稱重、收銀于一體的電子秤將會(huì)得到更多客戶的接受和喜愛(ài)。另外由于 CPU 卡具有很高的安全性及一張卡支持多種應(yīng)用的特點(diǎn)， CPU 卡被廣泛用于一卡通、各種保障卡及公共事業(yè)收費(fèi)卡等，在電子秤上集成實(shí)現(xiàn)一卡通及各種金融卡等支付卡也會(huì)被市場(chǎng)接受和認(rèn)可。

目前隨著物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)等技術(shù)的發(fā)展，商業(yè)模式也正在悄然發(fā)生著變化，繼卡類(lèi)支付、網(wǎng)絡(luò)支付后，手機(jī)支付等新的支付方式儼然成為新寵，稱重設(shè)備也要跟上時(shí)代的步伐，我們的下一個(gè)目標(biāo)是在電子秤上實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、信息管理功能及支付功能等的集成，實(shí)現(xiàn)零售稱重商品的線下交易線上支付。