1、支付模块概述：自动售货机支付系统架构、支付流程、硬件选型
大家好，我是你们的嵌入式讲师。今天咱们聊聊自动售货机的支付模块。说实话，这个模块是整个机器的“钱袋子”，搞不好会出大问题。我入行那会儿，就见过因为支付模块选型失误，整批机器返工的情况。嗯，咱们今天就把这块掰开揉碎了讲清楚。
1.1 支付系统架构：三层结构
自动售货机的支付系统，说白了就是三层结构：
- 用户交互层：扫码模块、读卡器、显示屏。用户在这层完成支付操作。
- 业务逻辑层：主控MCU。负责处理支付指令、控制出货、管理状态机。
- 通信层：4G模块、Wi-Fi模块。负责与云端服务器通信，完成订单确认和扣款。
我个人习惯把这三层画在一张图上。你想想看，用户扫码后，数据从扫码模块传到MCU，MCU再通过4G模块发给云端。云端确认后，指令原路返回，MCU控制电机出货。这个流程，一步都不能错。
核心要点：支付模块的架构设计，关键在于“隔离”。用户交互层和业务逻辑层之间要有电气隔离，防止静电损坏主控。我在项目中遇到过，因为没加隔离，雷雨天气烧了好几块主板。
1.2 支付流程：从扫码到出货
支付流程其实不复杂，但细节很多。我给大家拆解一下：
- 用户选择商品：按下货道编号，MCU记录商品信息和价格。
- 发起支付：用户打开支付APP，扫码模块读取二维码。
- 支付请求：MCU通过4G模块，将订单信息发送到支付平台。
- 支付确认：支付平台返回支付结果（成功/失败）。
- 出货指令：支付成功后，MCU控制电机出货。
- 状态更新：MCU将出货结果上报云端，更新库存。
这里有个坑，我曾经踩过。支付确认和出货指令之间，一定要加超时机制。为什么？因为4G网络可能延迟，如果用户支付成功但没收到出货指令，就会投诉。我建议超时时间设为5秒，超时后自动重试一次。
经验之谈：支付流程中，状态机设计是关键。我习惯用有限状态机（FSM）来管理，每个状态都有明确的入口和出口。比如“等待支付”状态，收到支付成功信号后，必须进入“出货中”状态，不能直接跳转到“空闲”状态。
1.3 硬件选型：扫码模块、读卡器、4G模块
硬件选型这块，我踩过的坑最多。咱们一个一个说。
扫码模块
扫码模块，说白了就是个摄像头加解码芯片。市面上主流的有两种：
- 嵌入式扫码模块：集成度高，直接输出TTL串口数据。适合空间有限的售货机。
- 外接扫码枪：性能强，但体积大。适合大型售货机。
我个人推荐用嵌入式模块，比如新大陆的EM20系列。为什么？因为它的解码速度快，而且支持多种码制。我记得有一次项目，客户要求支持微信、支付宝、银联三种码，EM20都能搞定。
避坑指南：我曾经选过一款便宜的扫码模块，结果在强光下识别率极低。后来才发现，它的感光元件没有做宽动态处理。所以选型时，一定要看“宽动态范围”这个参数，至少60dB以上。
读卡器
读卡器主要支持IC卡和NFC支付。现在主流的是13.56MHz的NFC读卡器。选型时注意三点：
| 参数 | 要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 通信接口 | UART或I2C | UART更稳定，I2C适合短距离 |
| 读卡距离 | ≥3cm | 太近用户体验差，太远容易误读 |
| 功耗 | ≤100mA | 电池供电场景尤其重要 |
嗯，这里要注意。读卡器的天线设计很关键。我见过有人直接把模块贴在金属外壳上，结果读卡距离直接缩到1cm。正确的做法是，天线区域要避开金属，最好用塑料支架隔开。
4G模块
4G模块是支付模块的“命脉”。选型时，我主要看三点：
- 频段支持：必须覆盖国内三大运营商的频段。B1/B3/B5/B8/B34/B38/B39/B40/B41，一个都不能少。
- 功耗：待机功耗要低于10mA，否则电池供电撑不了几天。
- 协议栈：支持TCP/IP、MQTT、HTTP。MQTT我个人最推荐，因为它的心跳机制省流量。
我常用的型号是移远EC20和广和通L610。这两款我都用过，稳定性不错。不过有一次，EC20在低温环境下（-20℃）启动失败。后来加了加热电阻，问题才解决。所以，如果你在北方做项目，一定要考虑低温启动问题。
总结一下：硬件选型没有绝对的好坏，关键看你的应用场景。扫码模块看解码速度和宽动态，读卡器看天线设计和通信接口，4G模块看频段和功耗。选型前，最好做一轮“极限测试”——高温、低温、强光、弱信号，都跑一遍。我吃过这个亏，所以现在特别重视测试环节。
好了，支付模块的概述就讲到这里。下一章，咱们深入聊聊扫码模块的驱动开发。到时候我会带大家手写一个扫码模块的驱动代码，保证干货满满。