基于藍牙和NFC技術的便攜卷煙標簽打印系統設計

楊光露，王廣勝

（河南中煙工業有限責任公司南陽卷煙廠，河南 南陽 473007）

0 引 言

卷煙標簽是卷煙產品的身份證，是新形勢下卷煙現代終端管理及展示的重要載體。卷煙標簽承載卷煙品牌、價區、售價等信息，是零售終端商戶向消費者展示品牌的窗口，也是現代終端規范化管理的平臺。就我國當前卷煙終端銷售市場的實際情況來看，普遍存在人工手寫卷煙標簽不規范、價格標示不到位，新卷煙產品的標簽印刷滯后等諸多問題。針對上述現狀，本文著重對便攜卷煙價格標簽打印系統進行研究，重點探討了智能手機與便攜打印機之間的數據傳輸問題，并在此基礎上提出了一種基于藍牙和NFC技術的便攜卷煙標簽打印系統設計方案。

1 藍牙和NFC技術概述

1.1 藍牙技術

藍牙（Bluetooth）技術是誕生于1998年的一種無線通信技術，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。

藍牙技術的協議棧分為四層，分別是核心協議層、電纜替代協議層、電話控制協議層以及其他協議層。基帶、鏈路管理、邏輯鏈路控制、適應協議以及業務搜尋協議是藍牙技術的核心。

1.2 NFC技術

NFC技術基于射頻識別技術發展而來。目前，NFC技術的國際標準及規范已經制訂并應用，能夠支持標準通信協議，是一項成熟的近距離無線通信技術。

整個NFC系統通常包括電子標簽、終端以及應用服務器等三個核心部分。其中，電子標簽負責存儲數據，是數據信息的載體；終端負責數據處理并將數據發送至服務器；應用服務器負責部署應用程序，為整個NFC系統提供后臺服務。NFC系統的組成示意如圖1所示。

圖1 NFC系統的組成示意圖

由圖1可知，NFC終端通過射頻場對NFC標簽進行數據讀寫操作。當進行讀取數據的操作時，由編碼器根據相應的協議對NFC標簽內存儲的數據信息進行編碼，然后通過天線將由源數據轉換的射頻信號傳輸至NFC終端；當進行寫入數據操作時，NFC終端將數據以射頻信號的方式發送至NFC標簽，信號經過調制解調器以及編碼器的解調、解碼等處理后，最終存儲到NFC標簽中。

NFC終端包括I/O接口、基帶控制、射頻模塊等部分。其中，I/O接口負責對外數據傳輸；基帶負責信號編碼與解碼；射頻模塊負責將基帶信號放大，調制為射頻信號并通過天線發送至NFC標簽，以及接收NFC標簽的射頻信號。應用服務器通過部署相應的程序實現對數據的分析處理，并且能夠向NFC終端反饋數據信息的處理結果。

2 系統需求分析

傳統的卷煙標簽打印方式流程繁瑣，需要耗費大量的人力及時間資源，難以滿足現代營銷服務工作的需求。因此，便攜卷煙標簽打印系統應當存儲市場上銷售的各種卷煙產品的相關數據信息，簡化客戶經理維護標簽的工作程序，并且能夠快速進行卷煙產品檢索。

同時，傳統的卷煙標簽打印方式通常為批量印制，難以應對新品上市、價格調整等問題。因此，便攜卷煙標簽打印系統應當能夠靈活設置卷煙產品的相關信息，以實現對市場變化的及時響應。顧名思義，本文構建的便攜卷煙標簽打印系統應具有體積小、重量輕、隨用隨時打印和快捷等特點。

3 系統設計

基于系統需求分析結果以及藍牙和NFC技術理論基礎，本文提出便攜卷煙標簽打印系統的總體設計方案，如圖2所示。

圖2 便攜卷煙標簽打印系統

由圖2可知，便攜卷煙標簽打印系統包括手機端以及便攜打印機兩部分，通過數據通信模塊實現互聯。其中，手機端部署用于應用服務，從而為用戶提供產品檢索等操作功能；便攜打印機主要負責根據手機端發送的數據信息打印相應內容的卷煙標簽。

3.1 數據通信模塊設計

數據通信模塊是便攜卷煙標簽打印系統的核心模塊，負責手機端與便攜打印機之間的數據交互。考慮到藍牙技術需設備成功配對才能進行數據傳輸，而設備配對之前又需預先對設備進行設置以及PIN碼確認等流程，從而耗費較多時間。因此，本文在數據通信模塊的設計中結合采用藍牙和NFC技術，其硬件結構如圖3所示。

圖3 數據通信模塊的硬件結構

由圖3可知，數據通信模塊包括NFC讀寫模塊、微控制器模塊、藍牙模塊以及電源模塊。工作原理：微控制器模塊查看藍牙模塊的MAC地址后，將其寫入NFC標簽中；手機端讀取NFC標簽中的MAC地址信息，并將其傳輸至藍牙配備軟件，無需經過PIN碼驗證即可實現設備配對。

3.2 手機端軟件

本文基于目前廣泛應用的Android平臺，采用Java語言開發手機端軟件的界面程序。此外，本文還對手機端NFC讀寫功能進行編程：Tent中封裝的Tag存儲了標簽類型、所在扇區等信息，當智能手機開啟NFC功能后，若有NFC標簽的便攜打印機出現在感應范圍內，則自動開始初始化NFC適配器，調取Tag并讀取其中存儲的數據信息。

3.3 藍牙模塊

為了解決藍牙設備配對耗費大量時間的問題，本文采用以NFC讀取藍牙MAC地址的策略。藍牙模塊的具體實現方法如下：

（1）為便攜打印機構建一個Bluetooth Device對象；

（2）通過用Bluetooth Socket類對其進行初始化；

（3）在智能手機端創建一個處于監聽狀態的無線射頻通信藍牙端口，并為其分配一個無線射頻通信道。

4 系統實現與測試

4.1 系統實現

4.1.1 系統實現方案

結合以上設計，采用如圖4所示的硬件和軟件進行系統開發。

圖4 系統開發方案

4.1.2 打印實現

用戶打開主界面后掃描二維碼即可完成對標簽的打印。系統主界面如圖5所示，打印實現如圖6所示。

圖5 系統主界面

圖6 打印實現

4.2 系統測試

為驗證上述設計方案的可行性，對系統進行測試。其中，數據通信模塊作為本文設計的重點內容，以MifareS50卡片對其進行測試，其具體測試過程如下：

（1）移動MifareS50卡片，使其逐漸靠近部署了軟件的手機端，當其進入通信范圍時，讀寫器初始化，手機端軟件界面刷新并開啟數據端口；

（2）通過軟件界面進行連接操作，讀寫器對MifareS50卡片進行復位確認操作后成功連接，同時在軟件界面顯示設備成功連接的信息，之后通過手機端軟件將測試數據寫入標簽，軟件界面刷新后顯示數據塊信息；

（3）點擊數據塊進行讀取操作，成功讀取到之前寫入的測試數據。

5 結 語

本文設計的便攜卷煙標簽打印系統基于藍牙和NFC技術，通過智能手機與便攜打印機互聯，利用部署于手機端的應用軟件實現卷煙產品信息的讀寫操作，根據需求現場快速打印可插可貼的精美標簽。該系統具有省時、省力、省心、智能、安全、耐用的特點。

便攜式卷煙標簽打印系統簡化了客戶經理維護標簽的工作程序，節省了維護標簽耗時，提高了客戶經理拜訪工作效率，增強了客戶經理“移動工作”能力，實現了現代信息技術與營銷服務管理工作的深度融合。有效避免了印非所求以及價格調整、品名變更、品牌退市帶來的標簽浪費，實現了標簽印制的精益化管理。