NFC物联网智能购物车设计方案

智能购物车是综合利用计算机网络、射频识别技术、数据库技术、单片机于一体的设备具有先进性、便于管理性、经济性、普适性。基于NFC (Near Field Communication，近场通信)技术的智能购物车，能够大幅缩短结账排队时间，实现“无感支付”。NFC是一种非接触式自动识别技术，当NFC 标签靠近阅读器的工作范围之后，通过线圈获得感应电流，感应电流经过升压电路作为电源，将储存器寄存的信息发送给阅读器，阅读器再根据接收的信息进行解码处理。这样大大减少人员成本，同时方便了超市管理，提高顾客的购物体验。

1购物车工作原理(Working principle of shopping cart）

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1.1基本原理和技术

智能购物车就是物联网应用的一个实例，智能购物车综合运用嵌入式开发，数据库技术无线网络通信，以及射频识别技术。单片机在购物车上作为信息处理的模块，同时兼备网络传输功能。实现购物数据实时传输，方便超市工作管理，也可以利用实时数据来实现智能超市的感知，包括优化库存，调整供应链等。

智能购物车最大的特点就是使用了树莓派和NFC技术。树莓派是一种基于Arm架构的微型电脑，具备标准的冯·诺伊曼结构。内置CPU和内存，需要连接 Micro SD卡作为外存同时具有连接IEEE 802.11标准协议的无线网络模块。支持Java、CPython等编程语言，可以使用 SPI驱动。利用树莓派，可以很快地完成对硬件驱动的开发，对超市数据库的连接，而不需要专门学习单片机的编程语言。

NFC 技术即射频识别技术，通过非接触的方式实现双向通信，NFC发起设备提供射频场，NFC目标设备运用负载调制技术，可以和调整至与发起设备一样的传递速率进行数据传输。目前 NFC广泛用于公交卡、身份证，以及物流系统和手机中。通过 NFC 可以对资源进行快速定位，信息传输。

NFC与 RFID 区别：NFC 是由 RFID 发展而来，NFC工作频率仅在 13.56MHz，而RFID工作频段分为低频，高频和特高频，频率从120kHz至5.8GHz，执行不同的ISO/IEC18000标准都有不同的工作频率。NFC 可以内置安全芯片，有效防范黑客读取破解。

1.2工作原理

供货商将所有的商品都需要贴上 NFC不干胶贴，超市只需要在收货的时候，用扫描器扫描NFC 标签，就可以完成入库的操作。同时会将商品数据采集到超市的数据库，超市可以继续录入完善商品的信息。当所有商品信息都上传至中心服务器之后，就可以使用智能购物车进行购物了。智能购物车是在传统购物车的基础上进行改造，拥有树莓派+NFC 阅读器组成的系统。顾客的智能手机与智能购物车通过超市 WLAN 或购物车蓝牙，以及 NFC 连接的方式，与智能购物车进行配对。树莓派接入超市的 WLAN，NFC 阅读器读取商品上面NFC标签的内容，返回给树莓派数据，树莓派对数据只对数据进行合法性校验，比如奇偶校验、校验和等NFC标签使用EPC(Electronic Product Code，电子产品编码)，并且使用锁位式双前缀探针防碰撞算法，可以减少冗余信息传输，提高算法搜索效率。为了降低中心服务器的工作负荷，树莓派将使用异步传输的方式来与超市服务器进行数据交换。此时顾客的智能手机将出现购物车中所存在的商品信息。

2工作流程(Workflow)

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将购物车推至结算区域，当树莓派接收到结算区域的安全网络时，进入结算程序。NFC阅读器反复读取数次存在于购物车的商品上的 NFC 标签，将商品信息发送到超市服务器，超市服务器与支付网关连接，进行安全认证，对顾客账户进行扣款。

3程序实现(Program realization)

3.1程序架构

整个软件分为三个部分，由超市服务器系统，智能购物车系统，支付网关组成。其中，上位机是树莓派、超市服务器和智能手机，树莓派主要使用Python语言进行软件开发，超市服务器使用PostgreSQL数据库，下位机是RFID-RC522A读卡器。

3.2调试读卡器与树莓派连接

将树莓派的系统读写到 MicroSD卡，并且在根目录下新建SSH目录，配置好WIFI连接然后使用数据线与树莓派连接，使用5V/2A 直流电供电，插上即可开机。

在终端里输入 sudo raspi-config，然后再弹出页面选择Interfacing Options->SPI->确认。

出处 软件工程

原标题 基于NFC的智能购物车设计

作者 韦雨轩 陈祥苗 尹浩翔 贾兴东 吴静

参考资料

https://www.hooketech.com/smart-shopping-cart.html