本系統將嵌入式軟件自動化 測試技術應用于計量行業中數字 指示秤作弊檢測領域，實現了數 字指示秤作弊檢測中自動栽荷、 自動按鍵、讀數捕獲、數值判斷、 動作反饋、結果記錄的全流程自動化操作。本文闡述了該系統的 設計方案及上層控制軟件的設計.

數字指示秤具有稱量方便、計價簡便、重 量數據顯示直觀等特點，在大型超市、集貿市 場等場所已經得到了廣泛的使用。但由于市場 監管不夠規范，集貿市場經營者法制意識薄弱， 誠信度缺失，利用數字指示秤作弊、缺斤少兩， 損害消費者權益的事件屢有發生，在社會上形 成了負面影響。數字指示秤最主要的作弊方法 包含以下三個方面：（1)人工手段干預讀數。 包括留底數法、沖擊法等。（2)內部改裝。 包括修改顯示電路、修改信號調理電路、加裝 無線模塊（檢測可通過查看傳感器電壓是否超 高、是否有無線發射模塊）。（3)芯片軟件 作弊。為目前最常見的作弊方式，當輸入一串 按鍵碼后數字指示秤便進入作弊模式，可根據 需要變為9兩，8兩甚至6兩秤，再按下某一 恢復鍵即可恢復正常模式。這種作弊模式隱蔽 且難以復現，本文針對這種作弊特點，設計了 一套數字指示秤作弊檢測系統，能夠檢測出數 字指示秤軟件系統中存在的按鍵作弊碼。

1.系統構架

為檢測出軟件作弊（數字指示秤中的按鍵 作弊碼），數字指示秤作弊檢測系統引入了嵌 入式軟件自動化測試技術，搭建了數字指示秤 自動化測試環境，使用高危作弊碼算法生成測 試用例對數字指示秤進行自動化黑盒測試。上 位機從云端服務器獲取高危作弊碼序列，并根 據本地化適配轉換為按鍵序列；上位機將該序 列傳入動作執行器，動作執行器控制鍵盤按鈕 閉合操作模擬對應的物理按鍵按下；再由動作 執行器生成重量信號模擬載荷，待示數穩定后 由動作執行器獲取數字指示秤LCD/LED喆示 信號，將轉換后的數值傳入上位機檢測是否出 現作弊情況，如圖1。

2.系統設計

2.1動作執行器設計

動作執行器采用32位ARM單片機系統， 包括三個部分：按鍵執行模塊、載荷模擬模塊、 顯示抓取模塊。執行器通過串口與上位機通信, 協議采取自定格式，校驗采用CRC校驗和， 如圖2。

2.1.1按鍵執行模塊

用于接收上位機發送的按鍵序列，解析 拆分序列信息后控制鍵盤相應按鍵依次依時按 下，達到模擬輸入作弊碼行為的目的。按鍵模 擬既然要真實模擬手工按下的效果，就包括三 個信息，按下的鍵碼、按鍵按F的時間長短、 兩個按鍵按下之間的間隔時間。所以按鍵序列 包括鍵碼、按下時延以及鍵間時延這三種參數。 鍵碼為00-99代表最多99個按鍵信息，按下 時延為0-9代表按F時間為0.1秒至9秒，鍵間時延為0-9代表兩個按鍵按下的時間間隔0.1 至9秒。如正常按下按鍵1+2+3，按鍵序列碼 為0100 0200 0300。時延設置的越長，則該用 例執行的時間越長，如圖3。

按鍵模擬模塊釆用電子開關，一一對應 真實物理桉鍵，通過控制電子開關的閉合來模 擬按鍵被物理按下的過程。

2.1.2載荷模擬模塊

通過接收上位機發來的數據控制稱重重 量信號。載荷模擬使用數字電位器串聯至傳感 器的信號激勵腳，通過改變數字電位器的阻值 拉低傳感器信號電壓的方式改變重量信號。 

2.1.3顯示抓取模塊

包括LCD信號抓取模塊和LED信號抓取 模塊。顯示抓取模塊采用單片機作為主控芯片， 采集LCD/LED顯示屏各管腳模擬值信息，分 析處理后得到顯示屏信息通過串口傳給上位機 進行處理。

2. 2上位機軟件設計

上位機軟件由五大模塊組成：樣品管理 模塊、按鍵序列生成模塊、作弊檢測模塊、鍵 盤適配模塊、歷史作弊碼模塊，如圖4。

2.2.1樣品管理模塊

記錄送檢樣品信息、按鍵適配信息、作弊 碼信息以及測試過程數據信息。通過樣品管理 模塊可復現電子秤作弊檢測過程數據，實現多 樣品（疑似同一作弊碼）并行檢測，中斷/繼 續檢測操作。

2.2.2鍵盤適配模塊

匹配各款電子秤按鍵上字符信息與底層 控制單片機管腳的對應關系（按鍵數字與物理 連接線適配）。保證字符形式的作弊碼數據庫 能夠適配所有電子秤。

2.2.3按鍵序列生成模塊

用于獲取服務器高危作弊碼序列、本機生成按鍵序列。模塊提供模板編輯器，可根據所 輸入的按鍵序列表達式生成相應的按鍵序列， 并提供測試用例總數預測、測試時間預測、按 鍵序列導出導入。

2.2.4作弊檢測模塊

為系統的核心模塊，用于向動作執行器 發送控制指令。從服務器端讀取待測的密碼序 列，根據鍵盤適配生成相應的單片機管腳序列 發送至動作執行器，讀取動作執行器返回的數 字指示秤顯示信息，判斷示數是否正常，如果 發現異常則將此組按鍵序列數據標識為可疑序

2.2.5歷史作弊碼模塊

該模塊為B/S構架，用于查詢維護作弊 密碼庫，可通過型號，地域等信息查詢常用的 作弊稱密碼。此模塊有網絡接口，可通過互聯 網上傳/查詢數據。

3.高危作弊碼算法

通過遍歷所有按鍵生成測試用例序列的 方法對于四位以內的作弊碼很有效果，但是對 于五位以上的作弊碼檢出效率很低，摻雜著很 多不可能是作弊碼的按鍵（如純數字按鍵）。 因此對于5位以上作弊碼的檢測要采用高危作 弊碼算法，該作弊碼算法由云端服務器根據歷 史庫、經驗庫動態生成，通過公式的形式下發 至測試機。數字指示秤按鍵可分為三類，一類 是數字按鍵信息，使用N來表示；一類是控 制按鍵（如去皮累計），使用C來表示；最后 一類是單價按鍵（如Ml、單價1)，使用M 來表示。加上時延信息，高危作弊碼可以通過 類似N*0;C*0;M*0這樣的公式來表示，此公 式表示生成所有第一位是數字，第二位是控制按鍵，第三位是單價按鍵且每個按鍵之間的時 延為0的三位按鍵組合序列。

4.結語

本文概要描述了數字指示秤作弊檢測系 統的硬件實現原理和上層軟件設計，實際使用 中該系統能夠很快的檢測出位數在5位以內的 作弊碼，對市面上存在的“作弊秤”起到了一 定的震懾作用，也為其他計量器具軟件的檢測 方法也起到了 一定的借鑒作用。

對于復雜作弊碼（參雜了按鍵時長等信 息），其檢測時間的長短取決于高危作弊碼算 法的檢測效率以及歷史作弊碼的積累，對高危 作弊碼算法的優化是今后系統改進的方向。