基于藍(lán)牙和NFC技術(shù)的便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊光露，王廣勝

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司南陽卷煙廠，河南 南陽 473007）

0 引 言

卷煙標(biāo)簽是卷煙產(chǎn)品的身份證，是新形勢下卷煙現(xiàn)代終端管理及展示的重要載體。卷煙標(biāo)簽承載卷煙品牌、價(jià)區(qū)、售價(jià)等信息，是零售終端商戶向消費(fèi)者展示品牌的窗口，也是現(xiàn)代終端規(guī)范化管理的平臺。就我國當(dāng)前卷煙終端銷售市場的實(shí)際情況來看，普遍存在人工手寫卷煙標(biāo)簽不規(guī)范、價(jià)格標(biāo)示不到位，新卷煙產(chǎn)品的標(biāo)簽印刷滯后等諸多問題。針對上述現(xiàn)狀，本文著重對便攜卷煙價(jià)格標(biāo)簽打印系統(tǒng)進(jìn)行研究，重點(diǎn)探討了智能手機(jī)與便攜打印機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸問題，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于藍(lán)牙和NFC技術(shù)的便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 藍(lán)牙和NFC技術(shù)概述

1.1 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是誕生于1998年的一種無線通信技術(shù)，其工作頻率為2.4 GHz，傳輸速率為1 M/s，最大傳輸距離為100 m，具有短距離、低成本、低功耗等特點(diǎn)。

藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議棧分為四層，分別是核心協(xié)議層、電纜替代協(xié)議層、電話控制協(xié)議層以及其他協(xié)議層。基帶、鏈路管理、邏輯鏈路控制、適應(yīng)協(xié)議以及業(yè)務(wù)搜尋協(xié)議是藍(lán)牙技術(shù)的核心。

1.2 NFC技術(shù)

NFC技術(shù)基于射頻識別技術(shù)發(fā)展而來。目前，NFC技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范已經(jīng)制訂并應(yīng)用，能夠支持標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，是一項(xiàng)成熟的近距離無線通信技術(shù)。

整個(gè)NFC系統(tǒng)通常包括電子標(biāo)簽、終端以及應(yīng)用服務(wù)器等三個(gè)核心部分。其中，電子標(biāo)簽負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)信息的載體；終端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理并將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器；應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)部署應(yīng)用程序，為整個(gè)NFC系統(tǒng)提供后臺服務(wù)。NFC系統(tǒng)的組成示意如圖1所示。

圖1 NFC系統(tǒng)的組成示意圖

由圖1可知，NFC終端通過射頻場對NFC標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作。當(dāng)進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)的操作時(shí)，由編碼器根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議對NFC標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼，然后通過天線將由源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的射頻信號傳輸至NFC終端；當(dāng)進(jìn)行寫入數(shù)據(jù)操作時(shí)，NFC終端將數(shù)據(jù)以射頻信號的方式發(fā)送至NFC標(biāo)簽，信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器以及編碼器的解調(diào)、解碼等處理后，最終存儲(chǔ)到NFC標(biāo)簽中。

NFC終端包括I/O接口、基帶控制、射頻模塊等部分。其中，I/O接口負(fù)責(zé)對外數(shù)據(jù)傳輸；基帶負(fù)責(zé)信號編碼與解碼；射頻模塊負(fù)責(zé)將基帶信號放大，調(diào)制為射頻信號并通過天線發(fā)送至NFC標(biāo)簽，以及接收NFC標(biāo)簽的射頻信號。應(yīng)用服務(wù)器通過部署相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析處理，并且能夠向NFC終端反饋數(shù)據(jù)信息的處理結(jié)果。

2 系統(tǒng)需求分析

傳統(tǒng)的卷煙標(biāo)簽打印方式流程繁瑣，需要耗費(fèi)大量的人力及時(shí)間資源，難以滿足現(xiàn)代營銷服務(wù)工作的需求。因此，便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)市場上銷售的各種卷煙產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，簡化客戶經(jīng)理維護(hù)標(biāo)簽的工作程序，并且能夠快速進(jìn)行卷煙產(chǎn)品檢索。

同時(shí)，傳統(tǒng)的卷煙標(biāo)簽打印方式通常為批量印制，難以應(yīng)對新品上市、價(jià)格調(diào)整等問題。因此，便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠靈活設(shè)置卷煙產(chǎn)品的相關(guān)信息，以實(shí)現(xiàn)對市場變化的及時(shí)響應(yīng)。顧名思義，本文構(gòu)建的便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)應(yīng)具有體積小、重量輕、隨用隨時(shí)打印和快捷等特點(diǎn)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于系統(tǒng)需求分析結(jié)果以及藍(lán)牙和NFC技術(shù)理論基礎(chǔ)，本文提出便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，如圖2所示。

圖2 便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)

由圖2可知，便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)包括手機(jī)端以及便攜打印機(jī)兩部分，通過數(shù)據(jù)通信模塊實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。其中，手機(jī)端部署用于應(yīng)用服務(wù)，從而為用戶提供產(chǎn)品檢索等操作功能；便攜打印機(jī)主要負(fù)責(zé)根據(jù)手機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)信息打印相應(yīng)內(nèi)容的卷煙標(biāo)簽。

3.1 數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)通信模塊是便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)的核心模塊，負(fù)責(zé)手機(jī)端與便攜打印機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互。考慮到藍(lán)牙技術(shù)需設(shè)備成功配對才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而設(shè)備配對之前又需預(yù)先對設(shè)備進(jìn)行設(shè)置以及PIN碼確認(rèn)等流程，從而耗費(fèi)較多時(shí)間。因此，本文在數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計(jì)中結(jié)合采用藍(lán)牙和NFC技術(shù)，其硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)通信模塊的硬件結(jié)構(gòu)

由圖3可知，數(shù)據(jù)通信模塊包括NFC讀寫模塊、微控制器模塊、藍(lán)牙模塊以及電源模塊。工作原理：微控制器模塊查看藍(lán)牙模塊的MAC地址后，將其寫入NFC標(biāo)簽中；手機(jī)端讀取NFC標(biāo)簽中的MAC地址信息，并將其傳輸至藍(lán)牙配備軟件，無需經(jīng)過PIN碼驗(yàn)證即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備配對。

3.2 手機(jī)端軟件

本文基于目前廣泛應(yīng)用的Android平臺，采用Java語言開發(fā)手機(jī)端軟件的界面程序。此外，本文還對手機(jī)端NFC讀寫功能進(jìn)行編程：Tent中封裝的Tag存儲(chǔ)了標(biāo)簽類型、所在扇區(qū)等信息，當(dāng)智能手機(jī)開啟NFC功能后，若有NFC標(biāo)簽的便攜打印機(jī)出現(xiàn)在感應(yīng)范圍內(nèi)，則自動(dòng)開始初始化NFC適配器，調(diào)取Tag并讀取其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。

3.3 藍(lán)牙模塊

為了解決藍(lán)牙設(shè)備配對耗費(fèi)大量時(shí)間的問題，本文采用以NFC讀取藍(lán)牙MAC地址的策略。藍(lán)牙模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

（1）為便攜打印機(jī)構(gòu)建一個(gè)Bluetooth Device對象；

（2）通過用Bluetooth Socket類對其進(jìn)行初始化；

（3）在智能手機(jī)端創(chuàng)建一個(gè)處于監(jiān)聽狀態(tài)的無線射頻通信藍(lán)牙端口，并為其分配一個(gè)無線射頻通信道。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測試

4.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

結(jié)合以上設(shè)計(jì)，采用如圖4所示的硬件和軟件進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

圖4 系統(tǒng)開發(fā)方案

4.1.2 打印實(shí)現(xiàn)

用戶打開主界面后掃描二維碼即可完成對標(biāo)簽的打印。系統(tǒng)主界面如圖5所示，打印實(shí)現(xiàn)如圖6所示。

圖5 系統(tǒng)主界面

圖6 打印實(shí)現(xiàn)

4.2 系統(tǒng)測試

為驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)方案的可行性，對系統(tǒng)進(jìn)行測試。其中，數(shù)據(jù)通信模塊作為本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，以MifareS50卡片對其進(jìn)行測試，其具體測試過程如下：

（1）移動(dòng)MifareS50卡片，使其逐漸靠近部署了軟件的手機(jī)端，當(dāng)其進(jìn)入通信范圍時(shí)，讀寫器初始化，手機(jī)端軟件界面刷新并開啟數(shù)據(jù)端口；

（2）通過軟件界面進(jìn)行連接操作，讀寫器對MifareS50卡片進(jìn)行復(fù)位確認(rèn)操作后成功連接，同時(shí)在軟件界面顯示設(shè)備成功連接的信息，之后通過手機(jī)端軟件將測試數(shù)據(jù)寫入標(biāo)簽，軟件界面刷新后顯示數(shù)據(jù)塊信息；

（3）點(diǎn)擊數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀取操作，成功讀取到之前寫入的測試數(shù)據(jù)。

5 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)的便攜卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)基于藍(lán)牙和NFC技術(shù)，通過智能手機(jī)與便攜打印機(jī)互聯(lián)，利用部署于手機(jī)端的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)卷煙產(chǎn)品信息的讀寫操作，根據(jù)需求現(xiàn)場快速打印可插可貼的精美標(biāo)簽。該系統(tǒng)具有省時(shí)、省力、省心、智能、安全、耐用的特點(diǎn)。

便攜式卷煙標(biāo)簽打印系統(tǒng)簡化了客戶經(jīng)理維護(hù)標(biāo)簽的工作程序，節(jié)省了維護(hù)標(biāo)簽耗時(shí)，提高了客戶經(jīng)理拜訪工作效率，增強(qiáng)了客戶經(jīng)理“移動(dòng)工作”能力，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術(shù)與營銷服務(wù)管理工作的深度融合。有效避免了印非所求以及價(jià)格調(diào)整、品名變更、品牌退市帶來的標(biāo)簽浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽印制的精益化管理。