基于单片机的韦根信号的接收
摘要:介绍了韦根的概念和标准韦根26-bit信号的定义格式,依据其特点设计了一个韦根接收读卡器电路,并提供了程序实现的部分代码。该设计的电路和程序均已通过调试并在实际项目中得到应用。
关键词:读卡器;读卡控制器;韦根信号;单片机
Wiegand,即韦根传感器是一种当交变磁场经过时产生输出电压脉冲的传感器。脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的。因此,韦根传感器不需要外界电源供电。由于韦根传感器非常容易和数字系统相匹配,并且系统没有可动的部件或半导体器件,这使得它们能适用于恶劣的环境和长期无人监控的场所。
在设计读卡器时,读卡控制器既需要与上位机串行通信,又需要与读卡器串行通信。大多数单片机只有一个串行通信口,而设计者希望控制器与读卡器的通信不占用串行接口,因此,应用韦根信号是一个不错的选择。文章介绍了一种基于单片机的韦根信号接收的实现方法。
1 韦根信号的格式说明
韦根信号在数据的传输中只需要两条数据线,分别是DATA0和DATA1。当空闲时,两线相对于0 V的电源都是TTL电平的水平,即5 V;当有数据传输时,两线交替发送400μs的低脉冲。当DATA0线发送脉冲时,数据输出是‘0’;当DATA1线发送脉冲时,数据输出是‘1’。两根线不可同时发送脉冲。脉冲的间隔是1ms,宽度是100μs,周期是600μs。图1中脉冲宽度在20μs~200μs之间,两个脉冲间的时间间隔在200μs~200ms之间。
由于标准韦根26-bit格式是一个开放式的格式,这就意味着任何人都可以购买某一特定格式的HID卡,并且这些特定格式的种类是公开可选的。26-bit格式就是一个广泛使用的工业标准,并且对所有HID的用户开放。
韦根的数据一般由三部分组成:校验位、出厂码和数据位。不同的韦根格式有不同的组成。Weigand协议是国际上统一的标准,格式有很多种,标准的weigand26,即26-bit是最常用的格式。标准的26位韦根输出是由26位二进制数组成,其中第1位和第26位是校验位,2-9位是厂家码,10-25位是卡号位,其输出格式如下:
12 9 10 25 26
E XXXX XXXX XXXX…XXXX 0
第1位是前12bit的偶校验位;前12位(第2-9位)对应电子卡HID码的低8位,后12位(第10-25位)对应电子卡的PID码,第26位是后12bit的奇校验位。数据从左至右顺序发送,高位在前。
如果电卡的地区码位2个字符,即8位则可用那设置255个地区码((15×16)+15=255);电子卡的卡号位4个字符,即16位则可设置65 536个卡号((15×16×16×16)+(15×16×16)+(15×16)+15=65 535)。
例如:一个HID:16 385,PID:00004的电子卡其26位韦根输出为:
10000000100000000000001000
检验位HID=16 385(二进制的低8位)PID=4(二进制)检验位。
这26位数据在读出器的韦根输出线DATA0,DATA1上输出。
2 接收电路的设计
韦根信号的接受有两种方法,分别是查询法和中断法,如果用查询的方法接收会出现丢帧的现象;所以作者选择外部中断的方法来实现韦根信号的接受,接收电路如图2所示。接收电路选用了美国Atmel公司的89S51作为主控芯片。读卡器使用了远距离125 kHz射频读卡器,读卡控制器为自行设计。读卡控制器与上位机通信选用RS485总线;单片机为含WDT的89S51;存储器为128 k字节的非易失存储芯片HK1245-7,读卡控制器还配置实时时钟电路、门禁控制电路、数码管显示驱动电路等等。
中断接收韦根码程序如下:
;外中断0服务程序,接收DATA0
DTO: PUSH PSW
USH ACC
SETB RS1
CLR RS0 ;第二组寄存器
CLR C ;DATA0
MOV R7,#4 ;26位码用4字节
MOV R0,#WGBUF ;缓冲器首地址
DTO1:MOV A,@R0
RLC A
MOV@R0,A
INC R0
DJNZ R7,DTO1
DJNZ WXH0,DTOE
MOV WXH0,#26 ;韦根数据位数
ACALL WG26 ;26位接收完毕?
DTOE:POP ACC
POP PSW
RETI
;外中断1服务程序,接收DATA1
DT1: PUSH PSW ;
PUSH ACC
SETB RS1
CLR RS0 ;第二组寄存器
SETB C ;DATA1
MOV R7,#4 ;26位用4字节
MOV R0,#WGBUF ;缓冲器首地址
DT11:MOV A,@R0
RLC A
MOV@R0,A
INC R0
DJNZ R7,DT11
DJNZ WXH0,DTlE ;26位接收完毕?
MOV WXH0,#26 ;韦根数据位数
ACALL WG26 ;韦根处理
DT1E:POP ACC
POP PSW
RETI ;中断返回
提供的两个中断服务程序可共同完成26位韦根码的接收。其中,外中断0负责DATA0的接收;外中断1负责DATA1的接收。
当26位的韦根码接收完整后调用子程序WG26,在子程序中进行韦根码的奇偶校验、存储、发送等处理。程序使用4个字节作为韦根码存储单元,即前三个字节的全部和第四字节的最低2位。
4 结束语
应用单片机的中断技术实现了韦根信号的接受,设计的电路和程序均已通过调试,并设计调试方案如图3所示。
- 基于DSP的短波分集合成接收机(09-01)
- 基于DSP的低功耗接收机单边带解调方法(01-10)
- 基于DSP DUC的短波阵列信号发生器(07-12)
- 基于DSP的低功耗接收机单边带解调系统设计方法(06-17)
- 基于导航接收机的DSP外设存储器行进测试技术(09-16)
- 孕龙逻辑分析仪在USB蓝牙接收器上的实际测量(09-24)