本文就射頻技術在電子秤上的應用進行研究與探討。 

一、引言

20 世紀 80 年代中期，國內市場上使用的商用稱重計量設備開始由電子計價秤逐步取代彈簧度盤秤，進入 90 年代后期，隨著商業模式和市場需求的不斷增長變化，商用電子秤除了具備基本的計量、計價功能外，又被賦予了更多功能，應用于不同的行業及場合。如條形碼電子計價秤，增加商品信息、條碼信息、標簽格式等信息編輯、聯網及打印功能，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，實現收銀小票打印，用于連鎖專賣店和集貿市場。

21 世紀是射頻技術、物聯網技術高速發展的時代，大中小型連鎖店迅速崛起，市場急需具有物聯網技術和射頻技術的電子秤，要求在電子秤上增加刷卡功能，實現磁卡、IC 卡或射頻卡的應用，以滿足市場對會員、積分、儲值等的管理需求，同時電子秤上具備各種通訊接口、USB 接口、掃描槍接口，可實現信息輸入、輸出、數據局域 網或遠程通訊等，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合。

二、射頻技術介紹

射頻卡 （簡稱 RF 卡） 是一種以無線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點。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展起來的一項新技術，它成功地將射頻識技術和 IC 卡技術結合起來，解決了無源 （卡中無電源） 和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破。由于存在著磁卡和接觸式 IC 卡不可比擬的優點，使之一經問世，便立即引起廣泛的關注，并以驚人的速度得到推廣應用。

非接觸式 IC 卡由 IC 芯片，感應天線組成，并完全密封在一個標準 PVC 卡片中，無外露部分。非接觸式 IC 卡的讀寫過程，通常由非接觸式 IC 卡與讀寫器之間通過無線電波來完成讀寫操作。非接觸型 IC 卡本身是無源體，當讀寫器對卡進行讀寫操作時，讀寫器發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 產生諧振，產生一個瞬間能量來供給芯片

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，并返回給讀寫器。由非接觸式 IC 卡所形成的讀寫系統，無論是硬件結構，還是操作過程都得到了很大的簡化，同時借助于先進的管理軟件，可脫機的操作方式，都使數據讀寫過程更為簡單。

與接觸式 IC 卡相比較，非接觸式卡具有以下優點：

（1） 可靠性高：非接觸式 IC 卡與讀寫器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產生的各種故障。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，非接觸式卡表面無裸露的芯片，無須擔心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞等問題，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，非常方便用戶使用。非接觸式卡使用時沒有方向性，卡片可以任意方向掠過讀寫，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，讀寫器可以“同時”處理多張非接觸式 IC 卡。這提高了應用的并行性，無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使它一卡多用，能應用于不同的系統，用戶可根據不同的應用設定不同的密碼和訪問條件。

（5） 加密性能好：非接觸式卡的序列號是唯一的，制造廠家在產品出廠前已將此序列號固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫器之間采用雙向驗證機制，即讀寫器驗證 IC 卡的合法性時 IC 卡也驗證讀寫器的合法性。非接觸式卡在處理前要與讀寫器進行三次相互認證，而且在通訊過程中所有的數據都加密。此外，卡中各個扇區都有自己的操作密碼和訪問條件，由于非接觸式 IC 卡具有以上無可比擬的優點，所以它很適宜應用于電子錢包，公路自動收費系統和公共汽車自動售票系統等。

三、射頻技術在電子秤上的應用

目前隨著市場模式的變化和需求的增長，同時射頻技術也日益成熟，射頻卡在收銀型電子秤上開始得到廣泛應用，主要集成了可讀寫的 mifare S50、S70 卡或 CPU 卡，被應用作為會員卡、積分卡、儲值卡、食品安全溯源系統信息采集卡等。

會員卡、積分卡及儲值卡主要用于具有收銀管理功能的收銀秤、POS 稱重一體機等，通過帶射頻卡讀寫功能的電子秤采集卡內相關會員信息，同時與系統管理軟件聯網實現會員管理功能，通過基礎信息的采集實現商家信息化管理，與此同時儲值卡還實現了刷卡支付功能，免去現金支付在交易中帶來的諸多不便，極大的方便了商家和消費者，簡化了交易流程。

另外，隨著國家對肉類蔬菜追溯安全工程如火如荼的推進，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，采集傳輸客戶信息、肉菜等商品入場信息、交易流水信息等。

在電子秤上實現以上刷卡功能并與系統聯網主要有以下兩種模式：

（1） 非實時聯網模式，電子秤刷卡讀取卡內會員號、會員信息、積分信息或儲值信息，在交易流水中添加會員號或積分信息等，同時根據需要將交易產生新的會員信息、積分信息及儲值卡余額等信息寫入卡內，系統軟件定時提取交易流水等信息存入后臺數據庫。

（2） 實時聯網模式，電子秤刷卡讀取卡號，通過網絡實時上傳卡號，系統從數據庫中讀取相關會員信息、積分信息或儲值等信息返回，電子秤收到信息后進行相關交易處理，再返回系統交易信息，系統更新會員、積分、儲值余額等信息后回傳給電子秤，電子秤通過打印小票或顯示相關信息。

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，但對網絡的實時性要求不高，而第二種模式服務器中的數據庫是信息的載體，要求電子秤實時聯網獲取信息，對網絡傳輸數據的安全性及實時性要求比較高，對網絡的依賴性比較大。

從實際在市場的使用情況看，大中型連鎖店普遍采用實時聯網模式，一些連鎖企業甚至建設了 VPN 專網，由于他們具有一支網絡維護及市場支持人員，可以及時分析解決網絡、數據庫等出現的問題，這種模式實時性高，是企業信息化管理的首選，可以實時看見商品銷售及庫存、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為企業也提供了許多原始數據，為促銷方式及銷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時聯網模式，又要實現會員、促銷及支付等管理，最好采用非實時聯網模式，既實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時性都不高。

電子秤上一般采用內嵌 mifare 卡或 CPU 卡讀卡模塊，模塊可讀寫符合 ISO/IEC14443A 標準協議的卡片，同時模塊支持 I2C、UART、SPI 等各種通信接口方式，讀寫距離可以達到 5cm 以上。電子秤按照讀卡模塊的接口標準及協議，與讀卡模塊之間進行信息交互，實現卡內信息的讀取和寫入。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 卡技術成本低廉，交易流程簡明，較簡單的系統架構，方便用戶快速掌握，迅速應用和發展。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 卡不必關心數據的地址，卻要關注文件系統的結構、基本文件類型、派生特定的“變種”文件類型，同時要熟讀卡的 COS 手冊，操作流程比較復雜。

四、射頻技術在電子秤上應用遇到的問題及措施

（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手段，其基本功能是實現數據的精準快速采集。這些數據采集后，必須經過進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，射頻卡在電子秤上的實施，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信息化軟件系統信息集成在一起，才能充分發揮其作用。

（2） 射頻卡實施成本還比較高，使很多商家望而卻步。不僅僅對中國企業，即便對西方企業，射頻卡的高成本也是一個巨大障礙。目前在國內，一張射頻卡一般都在 1 元以上，信息化系統實施需要龐大數量的射頻卡，同時需要增加相應設備的硬件成本及系統信息化聯網的高額軟件成本，高成本使得射頻卡的投資回報具有很大風險，使其應用大多局限于高價值或高利潤領域。

（3） 目前制約射頻識別系統發展的主要問題是標準的不兼容。射頻識別系統的主要廠商提供的都是專用系統，導致不同的應用和不同的行業采用不同廠商的頻率和協議標準，這種混亂和割據的狀況已經制約了整個射頻識別行業的增長。行業標準尚未統一，貿然實施會帶來不確定風險，這也是很多企業對實施射頻卡抱觀望態度的原因。在產品推廣中，我們除了不斷完善射頻卡在收銀秤中的應用，同時我們積極與第三方商業軟件進行各種標準接口對接，幫助企業盡快使用較完善的商業軟件與具有射頻技術的收銀秤，組成功能更加強大的信息化管理系統，推進企業信息化管理的同時也促進我們產品的市場推廣。

盡管我國企業目前信息化程度還較低，但我國企業前進的步伐相當快。隨著我國企業信息化進程的快速推進，射頻卡的應用將會由點到面，逐步拓展到更廣的領域，射頻行業的標準會進一步完善。而射頻卡的實施成本，必然隨著射頻卡應用的推廣和市場的擴大而逐步降低。

五、結束語

隨著社會的進步，對信息化管理的需求逐步提高，具有物聯網功能的電子秤將逐步取代普通計價秤，通過集成射頻卡技術，可以更加方便客戶進行相關信息采集和交易結算，同時也提升了市場的管理，為買賣雙方帶來了極大的便利，在未來幾年刷卡、稱重、收銀于一體的電子秤將會得到更多客戶的接受和喜愛。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， CPU 卡被廣泛用于一卡通、各種保障卡及公共事業收費卡等，在電子秤上集成實現一卡通及各種金融卡等支付卡也會被市場接受和認可。

目前隨著物聯網、云服務等技術的發展，商業模式也正在悄然發生著變化，繼卡類支付、網絡支付后，手機支付等新的支付方式儼然成為新寵，稱重設備也要跟上時代的步伐，我們的下一個目標是在電子秤上實現更加強大的網絡功能、信息管理功能及支付功能等的集成，實現零售稱重商品的線下交易線上支付。