本文就射频技术在电子秤上的应用进行研究与探讨。 

一、引言

20 世纪 80 年代中期，国内市场上使用的商用称重计量设备开始由电子计价秤逐步取代弹簧度盘秤，进入 90 年代后期，随着商业模式和市场需求的不断增长变化，商用电子秤除了具备基本的计量、计价功能外，又被赋予了更多功能，应用于不同的行业及场合。如条形码电子计价秤，增加商品信息、条码信息、标签格式等信息编辑、联网及打印功能，用于大中小型连锁超市；收银电子秤，增加收银及统计等管理功能，实现收银小票打印，用于连锁专卖店和集贸市场。

21 世纪是射频技术、物联网技术高速发展的时代，大中小型连锁店迅速崛起，市场急需具有物联网技术和射频技术的电子秤，要求在电子秤上增加刷卡功能，实现磁卡、IC 卡或射频卡的应用，以满足市场对会员、积分、储值等的管理需求，同时电子秤上具备各种通讯接口、USB 接口、扫描枪接口，可实现信息输入、输出、数据局域 网或远程通讯等，用于各种需要食品安全溯源信息采集和连锁店信息化管理等各种场合。

二、射频技术介绍

射频卡 （简称 RF 卡） 是一种以无线方式传送数据的集成电路卡片，它具有数据处理及安全认证功能等特有的优点。射频卡也叫非接触式 IC 卡，诞生于 90 年代初，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识技术和 IC 卡技术结合起来，解决了无源 （卡中无电源） 和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。由于存在着磁卡和接触式 IC 卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立即引起广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。

非接触式 IC 卡由 IC 芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准 PVC 卡片中，无外露部分。非接触式 IC 卡的读写过程，通常由非接触式 IC 卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作。非接触型 IC 卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的 L/C 产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片

工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等，并返回给读写器。由非接触式 IC 卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。

与接触式 IC 卡相比较，非接触式卡具有以下优点：

（1） 可靠性高：非接触式 IC 卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰尘或油污导致接触不良等原因造成的故障。此外，非接触式卡表面无裸露的芯片，无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲损坏等问题，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：由于非接触通讯，读写器在 10cm 范围内就可以对卡片操作，所以不必插拨卡，非常方便用户使用。非接触式卡使用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过读写，即可完成操作，这大大提高了每次使用的速度。

（3） 防冲突：非接触式卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此，读写器可以“同时”处理多张非接触式 IC 卡。这提高了应用的并行性，无形中提高了系统工作速度。

（4） 可以适合于多种应用：非接触式卡的存储结构特点使它一卡多用，能应用于不同的系统，用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件。

（5） 加密性能好：非接触式卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可再更改。非接触式卡与读写器之间采用双向验证机制，即读写器验证 IC 卡的合法性时 IC 卡也验证读写器的合法性。非接触式卡在处理前要与读写器进行三次相互认证，而且在通讯过程中所有的数据都加密。此外，卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件，由于非接触式 IC 卡具有以上无可比拟的优点，所以它很适宜应用于电子钱包，公路自动收费系统和公共汽车自动售票系统等。

三、射频技术在电子秤上的应用

目前随着市场模式的变化和需求的增长，同时射频技术也日益成熟，射频卡在收银型电子秤上开始得到广泛应用，主要集成了可读写的 mifare S50、S70 卡或 CPU 卡，被应用作为会员卡、积分卡、储值卡、食品安全溯源系统信息采集卡等。

会员卡、积分卡及储值卡主要用于具有收银管理功能的收银秤、POS 称重一体机等，通过带射频卡读写功能的电子秤采集卡内相关会员信息，同时与系统管理软件联网实现会员管理功能，通过基础信息的采集实现商家信息化管理，与此同时储值卡还实现了刷卡支付功能，免去现金支付在交易中带来的诸多不便，极大的方便了商家和消费者，简化了交易流程。

另外，随着国家对肉类蔬菜追溯安全工程如火如荼的推进，用于食品安全溯源系统的溯源型电子秤也得到广泛应用。溯源型电子秤上普遍采用了 IC 卡或 CPU 卡作为溯源信息的载体，采集传输客户信息、肉菜等商品入场信息、交易流水信息等。

在电子秤上实现以上刷卡功能并与系统联网主要有以下两种模式：

（1） 非实时联网模式，电子秤刷卡读取卡内会员号、会员信息、积分信息或储值信息，在交易流水中添加会员号或积分信息等，同时根据需要将交易产生新的会员信息、积分信息及储值卡余额等信息写入卡内，系统软件定时提取交易流水等信息存入后台数据库。

（2） 实时联网模式，电子秤刷卡读取卡号，通过网络实时上传卡号，系统从数据库中读取相关会员信息、积分信息或储值等信息返回，电子秤收到信息后进行相关交易处理，再返回系统交易信息，系统更新会员、积分、储值余额等信息后回传给电子秤，电子秤通过打印小票或显示相关信息。

两种模式的主要差异在于第一种模式，射频卡是信息的载体，要求射频卡加密安全性强大，但对网络的实时性要求不高，而第二种模式服务器中的数据库是信息的载体，要求电子秤实时联网获取信息，对网络传输数据的安全性及实时性要求比较高，对网络的依赖性比较大。

从实际在市场的使用情况看，大中型连锁店普遍采用实时联网模式，一些连锁企业甚至建设了 VPN 专网，由于他们具有一支网络维护及市场支持人员，可以及时分析解决网络、数据库等出现的问题，这种模式实时性高，是企业信息化管理的首选，可以实时看见商品销售及库存、客户流量及客户喜好等信息，提升商店整体的信息化管理水平的同时为企业也提供了许多原始数据，为促销方式及销售模式等的选择提供依据。但是对于一些小型连锁店或单店基本不具备实时联网模式，又要实现会员、促销及支付等管理，最好采用非实时联网模式，既实现了管理需要又降低管理难度和成本，但是信息化管理水平和实时性都不高。

电子秤上一般采用内嵌 mifare 卡或 CPU 卡读卡模块，模块可读写符合 ISO/IEC14443A 标准协议的卡片，同时模块支持 I2C、UART、SPI 等各种通信接口方式，读写距离可以达到 5cm 以上。电子秤按照读卡模块的接口标准及协议，与读卡模块之间进行信息交互，实现卡内信息的读取和写入。就我们选用的 mifare 卡和 CPU 卡两种读卡模块的具体操作流程如图 1、图 2 所示。

由以上软件流程框图可以看出，非 CPU 卡技术成本低廉，交易流程简明，较简单的系统架构，方便用户快速掌握，迅速应用和发展。但是必须熟悉卡的存储结构，哪里是制造商区，哪里是密码区，哪里是数据控制区，哪里是数据区 （应用区） ……；而 CPU 卡不必关心数据的地址，却要关注文件系统的结构、基本文件类型、派生特定的“变种”文件类型，同时要熟读卡的 COS 手册，操作流程比较复杂。

四、射频技术在电子秤上应用遇到的问题及措施

（1） 我国总体信息化水平不高，阻碍了射频卡的应用。射频卡作为一种信息技术手段，其基本功能是实现数据的精准快速采集。这些数据采集后，必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。也就是说，射频卡在电子秤上的实施，需要商家信息化管理达到一定水平，使带有射频卡功能的电子秤与商家既有的商业信息化软件系统信息集成在一起，才能充分发挥其作用。

（2） 射频卡实施成本还比较高，使很多商家望而却步。不仅仅对中国企业，即便对西方企业，射频卡的高成本也是一个巨大障碍。目前在国内，一张射频卡一般都在 1 元以上，信息化系统实施需要庞大数量的射频卡，同时需要增加相应设备的硬件成本及系统信息化联网的高额软件成本，高成本使得射频卡的投资回报具有很大风险，使其应用大多局限于高价值或高利润领域。

（3） 目前制约射频识别系统发展的主要问题是标准的不兼容。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准，这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。行业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险，这也是很多企业对实施射频卡抱观望态度的原因。在产品推广中，我们除了不断完善射频卡在收银秤中的应用，同时我们积极与第三方商业软件进行各种标准接口对接，帮助企业尽快使用较完善的商业软件与具有射频技术的收银秤，组成功能更加强大的信息化管理系统，推进企业信息化管理的同时也促进我们产品的市场推广。

尽管我国企业目前信息化程度还较低，但我国企业前进的步伐相当快。随着我国企业信息化进程的快速推进，射频卡的应用将会由点到面，逐步拓展到更广的领域，射频行业的标准会进一步完善。而射频卡的实施成本，必然随着射频卡应用的推广和市场的扩大而逐步降低。

五、结束语

随着社会的进步，对信息化管理的需求逐步提高，具有物联网功能的电子秤将逐步取代普通计价秤，通过集成射频卡技术，可以更加方便客户进行相关信息采集和交易结算，同时也提升了市场的管理，为买卖双方带来了极大的便利，在未来几年刷卡、称重、收银于一体的电子秤将会得到更多客户的接受和喜爱。另外由于 CPU 卡具有很高的安全性及一张卡支持多种应用的特点， CPU 卡被广泛用于一卡通、各种保障卡及公共事业收费卡等，在电子秤上集成实现一卡通及各种金融卡等支付卡也会被市场接受和认可。

目前随着物联网、云服务等技术的发展，商业模式也正在悄然发生着变化，继卡类支付、网络支付后，手机支付等新的支付方式俨然成为新宠，称重设备也要跟上时代的步伐，我们的下一个目标是在电子秤上实现更加强大的网络功能、信息管理功能及支付功能等的集成，实现零售称重商品的线下交易线上支付。