本文就射頻技術(shù)在電子秤上的應用進(jìn)行研究與探討。 

一、引言

20 世紀 80 年代中期，國內市場(chǎng)上使用的商用稱(chēng)重計量設備開(kāi)始由電子計價(jià)秤逐步取代彈簧度盤(pán)秤，進(jìn)入 90 年代后期，隨著(zhù)商業(yè)模式和市場(chǎng)需求的不斷增長(cháng)變化，商用電子秤除了具備基本的計量、計價(jià)功能外，又被賦予了更多功能，應用于不同的行業(yè)及場(chǎng)合。如條形碼電子計價(jià)秤，增加商品信息、條碼信息、標簽格式等信息編輯、聯(lián)網(wǎng)及打印功能，用于大中小型連鎖超市；收銀電子秤，增加收銀及統計等管理功能，實(shí)現收銀小票打印，用于連鎖專(zhuān)賣(mài)店和集貿市場(chǎng)。

21 世紀是射頻技術(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)現磁卡、IC 卡或射頻卡的應用，以滿(mǎn)足市場(chǎng)對會(huì )員、積分、儲值等的管理需求，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)現信息輸入、輸出、數據局域 網(wǎng)或遠程通訊等，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(chēng) RF 卡） 是一種以無(wú)線(xiàn)方式傳送數據的集成電路卡片，它具有數據處理及安全認證功能等特有的優(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)的一項新技術(shù)，它成功地將射頻識技術(shù)和 IC 卡技術(shù)結合起來(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(zhù)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用。

非接觸式 IC 卡由 IC 芯片，感應天線(xiàn)組成，并完全密封在一個(gè)標準 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(xiàn)電波來(lái)完成讀寫(xiě)操作。非接觸型 IC 卡本身是無(wú)源體，當讀寫(xiě)器對卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，讀寫(xiě)器發(fā)出的信號由兩部分疊加組成：一部分是電源信號，該信號由卡接收后，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。另一部分則是結合數據信號，指揮芯片完成數據、修改、存儲等，并返回給讀寫(xiě)器。由非接觸式 IC 卡所形成的讀寫(xiě)系統，無(wú)論是硬件結構，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，可脫機的操作方式，都使數據讀寫(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 范圍內就可以對卡片操作，所以不必插撥卡，非常方便用戶(hù)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制，能防止卡片之間出現數據干擾，因此，讀寫(xiě)器可以“同時(shí)”處理多張非接觸式 IC 卡。這提高了應用的并行性，無(wú)形中提高了系統工作速度。

（4） 可以適合于多種應用：非接觸式卡的存儲結構特點(diǎn)使它一卡多用，能應用于不同的系統，用戶(hù)可根據不同的應用設定不同的密碼和訪(fǎng)問(wèn)條件。

（5） 加密性能好：非接觸式卡的序列號是唯一的，制造廠(chǎng)家在產(chǎn)品出廠(chǎng)前已將此序列號固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫(xiě)器之間采用雙向驗證機制，即讀寫(xiě)器驗證 IC 卡的合法性時(shí) IC 卡也驗證讀寫(xiě)器的合法性。非接觸式卡在處理前要與讀寫(xiě)器進(jìn)行三次相互認證，而且在通訊過(guò)程中所有的數據都加密。此外，卡中各個(gè)扇區都有自己的操作密碼和訪(fǎng)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)，所以它很適宜應用于電子錢(qián)包，公路自動(dòng)收費系統和公共汽車(chē)自動(dòng)售票系統等。

三、射頻技術(shù)在電子秤上的應用

目前隨著(zhù)市場(chǎng)模式的變化和需求的增長(cháng)，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)始得到廣泛應用，主要集成了可讀寫(xiě)的 mifare S50、S70 卡或 CPU 卡，被應用作為會(huì )員卡、積分卡、儲值卡、食品安全溯源系統信息采集卡等。

會(huì )員卡、積分卡及儲值卡主要用于具有收銀管理功能的收銀秤、POS 稱(chēng)重一體機等，通過(guò)帶射頻卡讀寫(xiě)功能的電子秤采集卡內相關(guān)會(huì )員信息，同時(shí)與系統管理軟件聯(lián)網(wǎng)實(shí)現會(huì )員管理功能，通過(guò)基礎信息的采集實(shí)現商家信息化管理，與此同時(shí)儲值卡還實(shí)現了刷卡支付功能，免去現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者，簡(jiǎn)化了交易流程。

另外，隨著(zhù)國家對肉類(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的溯源型電子秤也得到廣泛應用。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(hù)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)現以上刷卡功能并與系統聯(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會(huì )員號、會(huì )員信息、積分信息或儲值信息，在交易流水中添加會(huì )員號或積分信息等，同時(shí)根據需要將交易產(chǎn)生新的會(huì )員信息、積分信息及儲值卡余額等信息寫(xiě)入卡內，系統軟件定時(shí)提取交易流水等信息存入后臺數據庫。

（2） 實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)模式，電子秤刷卡讀取卡號，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)上傳卡號，系統從數據庫中讀取相關(guān)會(huì )員信息、積分信息或儲值等信息返回，電子秤收到信息后進(jìn)行相關(guān)交易處理，再返回系統交易信息，系統更新會(huì )員、積分、儲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大，但對網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性要求不高，而第二種模式服務(wù)器中的數據庫是信息的載體，要求電子秤實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)獲取信息，對網(wǎng)絡(luò )傳輸數據的安全性及實(shí)時(shí)性要求比較高，對網(wǎng)絡(luò )的依賴(lài)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)甚至建設了 VPN 專(zhuān)網(wǎng)，由于他們具有一支網(wǎng)絡(luò )維護及市場(chǎng)支持人員，可以及時(shí)分析解決網(wǎng)絡(luò )、數據庫等出現的問(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)售及庫存、客戶(hù)流量及客戶(hù)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據，為促銷(xiāo)方式及銷(xiāo)售模式等的選擇提供依據。但是對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嵌 mifare 卡或 CPU 卡讀卡模塊，模塊可讀寫(xiě)符合 ISO/IEC14443A 標準協(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)距離可以達到 5cm 以上。電子秤按照讀卡模塊的接口標準及協(xié)議，與讀卡模塊之間進(jìn)行信息交互，實(shí)現卡內信息的讀取和寫(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)單的系統架構，方便用戶(hù)快速掌握，迅速應用和發(fā)展。但是必須熟悉卡的存儲結構，哪里是制造商區，哪里是密碼區，哪里是數據控制區，哪里是數據區 （應用區） ……；而 CPU 卡不必關(guān)心數據的地址，卻要關(guān)注文件系統的結構、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，操作流程比較復雜。

四、射頻技術(shù)在電子秤上應用遇到的問(wèn)題及措施

（1） 我國總體信息化水平不高，阻礙了射頻卡的應用。射頻卡作為一種信息技術(shù)手段，其基本功能是實(shí)現數據的精準快速采集。這些數據采集后，必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的對比分析處理，才能達到提高效率、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。不僅僅對中國企業(yè)，即便對西方企業(yè)，射頻卡的高成本也是一個(gè)巨大障礙。目前在國內，一張射頻卡一般都在 1 元以上，信息化系統實(shí)施需要龐大數量的射頻卡，同時(shí)需要增加相應設備的硬件成本及系統信息化聯(lián)網(wǎng)的高額軟件成本，高成本使得射頻卡的投資回報具有很大風(fēng)險，使其應用大多局限于高價(jià)值或高利潤領(lǐng)域。

（3） 目前制約射頻識別系統發(fā)展的主要問(wèn)題是標準的不兼容。射頻識別系統的主要廠(chǎng)商提供的都是專(zhuān)用系統，導致不同的應用和不同的行業(yè)采用不同廠(chǎng)商的頻率和協(xié)議標準，這種混亂和割據的狀況已經(jīng)制約了整個(gè)射頻識別行業(yè)的增長(cháng)。行業(yè)標準尚未統一，貿然實(shí)施會(huì )帶來(lái)不確定風(fēng)險，這也是很多企業(yè)對實(shí)施射頻卡抱觀(guān)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用，同時(shí)我們積極與第三方商業(yè)軟件進(jìn)行各種標準接口對接，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，組成功能更加強大的信息化管理系統，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。

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

五、結束語(yǔ)

隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，對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價(jià)秤，通過(guò)集成射頻卡技術(shù)，可以更加方便客戶(hù)進(jìn)行相關(guān)信息采集和交易結算，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(chēng)重、收銀于一體的電子秤將會(huì )得到更多客戶(hù)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)收費卡等，在電子秤上集成實(shí)現一卡通及各種金融卡等支付卡也會(huì )被市場(chǎng)接受和認可。

目前隨著(zhù)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(zhù)變化，繼卡類(lèi)支付、網(wǎng)絡(luò )支付后，手機支付等新的支付方式儼然成為新寵，稱(chēng)重設備也要跟上時(shí)代的步伐，我們的下一個(gè)目標是在電子秤上實(shí)現更加強大的網(wǎng)絡(luò )功能、信息管理功能及支付功能等的集成，實(shí)現零售稱(chēng)重商品的線(xiàn)下交易線(xiàn)上支付。