基于單片機(jī)的韋根信號的接收

摘要：介紹了韋根的概念和標(biāo)準(zhǔn)韋根26-bit信號的定義格式，依據(jù)其特點(diǎn)設(shè)計了一個韋根接收讀卡器電路，并提供了程序?qū)崿F(xiàn)的部分代碼。該設(shè)計的電路和程序均已通過調(diào)試并在實際項目中得到應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：讀卡器；讀卡控制器；韋根信號；單片機(jī)

Wiegand，即韋根傳感器是一種當(dāng)交變磁場經(jīng)過時產(chǎn)生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵磁場的場強(qiáng)決定的。因此，韋根傳感器不需要外界電源供電。由于韋根傳感器非常容易和數(shù)字系統(tǒng)相匹配，并且系統(tǒng)沒有可動的部件或半導(dǎo)體器件，這使得它們能適用于惡劣的環(huán)境和長期無人監(jiān)控的場所。
在設(shè)計讀卡器時，讀卡控制器既需要與上位機(jī)串行通信，又需要與讀卡器串行通信。大多數(shù)單片機(jī)只有一個串行通信口，而設(shè)計者希望控制器與讀卡器的通信不占用串行接口，因此，應(yīng)用韋根信號是一個不錯的選擇。文章介紹了一種基于單片機(jī)的韋根信號接收的實現(xiàn)方法。

1 韋根信號的格式說明
韋根信號在數(shù)據(jù)的傳輸中只需要兩條數(shù)據(jù)線，分別是DATA0和DATA1。當(dāng)空閑時，兩線相對于0 V的電源都是TTL電平的水平，即5 V；當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時，兩線交替發(fā)送400μs的低脈沖。當(dāng)DATA0線發(fā)送脈沖時，數(shù)據(jù)輸出是‘0’；當(dāng)DATA1線發(fā)送脈沖時，數(shù)據(jù)輸出是‘1’。兩根線不可同時發(fā)送脈沖。脈沖的間隔是1ms，寬度是100μs，周期是600μs。圖1中脈沖寬度在20μs～200μs之間，兩個脈沖間的時間間隔在200μs～200ms之間。

由于標(biāo)準(zhǔn)韋根26-bit格式是一個開放式的格式，這就意味著任何人都可以購買某一特定格式的HID卡，并且這些特定格式的種類是公開可選的。26-bit格式就是一個廣泛使用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且對所有HID的用戶開放。
韋根的數(shù)據(jù)一般由三部分組成：校驗位、出廠碼和數(shù)據(jù)位。不同的韋根格式有不同的組成。Weigand協(xié)議是國際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，格式有很多種，標(biāo)準(zhǔn)的weigand26，即26-bit是最常用的格式。標(biāo)準(zhǔn)的26位韋根輸出是由26位二進(jìn)制數(shù)組成，其中第1位和第26位是校驗位，2-9位是廠家碼，10-25位是卡號位，其輸出格式如下：
12 9 10 25 26
E XXXX XXXX XXXX…XXXX 0
第1位是前12bit的偶校驗位；前12位(第2-9位)對應(yīng)電子卡HID碼的低8位，后12位(第10-25位)對應(yīng)電子卡的PID碼，第26位是后12bit的奇校驗位。數(shù)據(jù)從左至右順序發(fā)送，高位在前。
如果電卡的地區(qū)碼位2個字符，即8位則可用那設(shè)置255個地區(qū)碼((15×16)+15=255)；電子卡的卡號位4個字符，即16位則可設(shè)置65 536個卡號((15×16×16×16)+(15×16×16)+(15×16)+15=65 535)。
例如：一個HID：16 385，PID：00004的電子卡其26位韋根輸出為：
10000000100000000000001000
檢驗位HID=16 385(二進(jìn)制的低8位)PID=4(二進(jìn)制)檢驗位。
這26位數(shù)據(jù)在讀出器的韋根輸出線DATA0，DATA1上輸出。