基于蓝牙和NFC技术的便携卷烟标签打印系统设计

引 言

卷烟标签是卷烟产品的身份证，是新形势下卷烟现代终端管理及展示的重要载体。卷烟标签承载卷烟品牌、价区、售价等信息，是零售终端商户向消费者展示品牌的窗口，也是现代终端规范化管理的平台。就我国当前卷烟终端销售市场的实际情况来看，普遍存在人工手写卷烟标签不规范、价格标示不到位，新卷烟产品的标签印刷滞后等诸多问题。针对上述现状，本文着重对便携卷烟价格标签打印系统进行研究， 重点探讨了智能手机与便携打印机之间的数据传输问题，并在此基础上提出了一种基于蓝牙和 NFC 技术的便携卷烟标签打印系统设计方案。

1 蓝牙和 NFC技术概述

1.1 蓝牙技术

蓝牙（Bluetooth）技术是诞生于 1998年的一种无线通信技术，其工作频率为 2.4GHz，传输速率为 1M/s，最大传输距离为 100 m，具有短距离、低成本、低功耗等特点。

蓝牙技术的协议栈分为四层，分别是核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层以及其他协议层。基带、链路管理、逻辑链路控制、适应协议以及业务搜寻协议是蓝牙技术的核心。

1.2 NFC技术

NFC 技术基于射频识别技术发展而来。目前，NFC 技术的国际标准及规范已经制订并应用，能够支持标准通信协议， 是一项成熟的近距离无线通信技术。

整个NFC 系统通常包括电子标签、终端以及应用服务器等三个核心部分。其中，电子标签负责存储数据，是数据信息的载体 ；终端负责数据处理并将数据发送至服务器 ；应用服务器负责部署应用程序，为整个 NFC 系统提供后台服务。

NFC 系统的组成示意如图 1 所示。

                                                                                                                      图1 NFC 系统的组成示意图

由图 1可知，NFC 终端通过射频场对NFC标签进行数据读写操作。当进行读取数据的操作时，由编码器根据相应的协议对 NFC标签内存储的数据信息进行编码，然后通过天线将由源数据转换的射频信号传输至 NFC终端 ；当进行写入数据操作时，NFC终端将数据以射频信号的方式发送至 NFC 标签，信号经过调制解调器以及编码器的解调、解码等处理后， 最终存储到 NFC标签中。

NFC 终端包括 I/O 接口、基带控制、射频模块等部分。其中，I/O 接口负责对外数据传输；基带负责信号编码与解码； 射频模块负责将基带信号放大，调制为射频信号并通过天线发送至 NFC 标签，以及接收NFC 标签的射频信号。应用服务器通过部署相应的程序实现对数据的分析处理，并且能够向NFC 终端反馈数据信息的处理结果。

2 系统需求分析

传统的卷烟标签打印方式流程繁琐，需要耗费大量的人力及时间资源，难以满足现代营销服务工作的需求。因此，便携卷烟标签打印系统应当存储市场上销售的各种卷烟产品的相关数据信息，简化客户经理维护标签的工作程序，并且能够快速进行卷烟产品检索。

同时，传统的卷烟标签打印方式通常为批量印制，难以应对新品上市、价格调整等问题。因此， 便携卷烟标签打印系统应当能够灵活设置卷烟产品的相关信息，以实现对市场变化的及时响应。顾名思义，本文构建的便携卷烟标签打印系统应具有体积小、重量轻、随用随时打印和快捷等特点。

3 系统设计

基于系统需求分析结果以及蓝牙和 NFC 技术理论基础， 本文提出便携卷烟标签打印系统的总体设计方案，如图2 所示。

由图 2 可知，便携卷烟标签打印系统包括手机端以及便携打印机两部分，通过数据通信模块实现互联。其中，手机端部署用于应用服务，从而为用户提供产品检索等操作功能 ； 便携打印机主要负责根据手机端发送的数据信息打印相应内容的卷烟标签。

3.1 数据通信模块设计

数据通信模块是便携卷烟标签打印系统的核心模块，负责手机端与便携打印机之间的数据交互。考虑到蓝牙技术需设备成功配对才能进行数据传输，而设备配对之前又需预先对设备进行设置以及 PIN 码确认等流程，从而耗费较多时间。因此，本文在数据通信模块的设计中结合采用蓝牙和 NFC 技术，其硬件结构如图 3 所示。

由图 3 可知，数据通信模块包括 NFC 读写模块、微控制器模块、蓝牙模块以及电源模块。工作原理 ：微控制器模块查看蓝牙模块的 MAC 地址后，将其写入 NFC 标签中 ；手机端读取 NFC 标签中的 MAC 地址信息，并将其传输至蓝牙配备软件，无需经过 PIN 码验证即可实现设备配对。

3.2 手机端软件

本文基于目前广泛应用的 Android 平台，采用 Java 语言开发手机端软件的界面程序。此外，本文还对手机端 NFC 读写功能进行编程 ：Tent 中封装的 Tag 存储了标签类型、所在扇区等信息，当智能手机开启 NFC 功能后，若有 NFC 标签的便携打印机出现在感应范围内，则自动开始初始化 NFC 适配器，调取 Tag 并读取其中存储的数据信息。

3.3 蓝牙模块

为了解决蓝牙设备配对耗费大量时间的问题，本文采用以 NFC 读取蓝牙MAC 地址的策略。蓝牙模块的具体实现方法如下：

(1) 为便携打印机构建一个 BluetoothDevice对象；

(2) 通过用 Bluetooth Socket类对其进行初始化 ；

(3) 在智能手机端创建一个处于监听状态的无线射频通信蓝牙端口，并为其分配一个无线射频通信道。

4 系统实现与测试

4.1 系统实现

4.1.1 系统实现方案

结合以上设计，采用如图 4 所示的硬件和软件进行系统开发。

4.1.2 打印实现

用户打开主界面后扫描二维码即可完成对标签的打印。系统主界面如图 5 所示，打印实现如图 6 所示。

4.2 系统测试

为验证上述设计方案的可行性，对系统进行测试。其中，数据通信模块作为本文设计的重点内容，以 MifareS50 卡片对其进行测试，其具体测试过程如下：

（1）移动 MifareS50 卡片，使其逐渐靠近部署了软件的手机端，当其进入通信范围时，读写器初始化，手机端软件界面刷新并开启数据端口；

（2）通过软件界面进行连接操作，读写器对 MifareS50卡片进行复位确认操作后成功连接，同时在软件界面显示设备成功连接的信息，之后通过手机端软件将测试数据写入标签，软件界面刷新后显示数据块信息 ；

（3）点击数据块进行读取操作，成功读取到之前写入的测试数据。

5 结 语

本文设计的便携卷烟标签打印系统基于蓝牙和 NFC 技 术，通过智能手机与便携打印机互联，利用部署于手机端的应用软件实现卷烟产品信息的读写操作，根据需求现场快速打印可插可贴的精美标签。该系统具有省时、省力、省心、智 能、安全、耐用的特点。

便携式卷烟标签打印系统简化了客户经理维护标签的工作程序，节省了维护标签耗时，提高了客户经理拜访工作效率，增强了客户经理“移动工作”能力，实现了现代信息技术与营销服务管理工作的深度融合。有效避免了印非所求以及价格调整、品名变更、品牌退市带来的标签浪费，实现了标签印制的精益化管理。