基于單片機的韋根信號的接收

摘要：介紹了韋根的概念和標準韋根26-bit信號的定義格式，依據其特點(diǎn)設計了一個(gè)韋根接收讀卡器電路，并提供了程序實(shí)現的部分代碼。該設計的電路和程序均已通過(guò)調試并在實(shí)際項目中得到應用。
關(guān)鍵詞：讀卡器；讀卡控制器；韋根信號；單片機

Wiegand，即韋根傳感器是一種當交變磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵磁場(chǎng)的場(chǎng)強決定的。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字系統相匹配，并且系統沒(méi)有可動(dòng)的部件或半導體器件，這使得它們能適用于惡劣的環(huán)境和長(cháng)期無(wú)人監控的場(chǎng)所。
在設計讀卡器時(shí)，讀卡控制器既需要與上位機串行通信，又需要與讀卡器串行通信。大多數單片機只有一個(gè)串行通信口，而設計者希望控制器與讀卡器的通信不占用串行接口，因此，應用韋根信號是一個(gè)不錯的選擇。文章介紹了一種基于單片機的韋根信號接收的實(shí)現方法。

1 韋根信號的格式說(shuō)明
韋根信號在數據的傳輸中只需要兩條數據線(xiàn)，分別是DATA0和DATA1。當空閑時(shí)，兩線(xiàn)相對于0 V的電源都是TTL電平的水平，即5 V；當有數據傳輸時(shí)，兩線(xiàn)交替發(fā)送400μs的低脈沖。當DATA0線(xiàn)發(fā)送脈沖時(shí)，數據輸出是‘0’；當DATA1線(xiàn)發(fā)送脈沖時(shí)，數據輸出是‘1’。兩根線(xiàn)不可同時(shí)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(gè)脈沖間的時(shí)間間隔在200μs～200ms之間。

由于標準韋根26-bit格式是一個(gè)開(kāi)放式的格式，這就意味著(zhù)任何人都可以購買(mǎi)某一特定格式的HID卡，并且這些特定格式的種類(lèi)是公開(kāi)可選的。26-bit格式就是一個(gè)廣泛使用的工業(yè)標準，并且對所有HID的用戶(hù)開(kāi)放。
韋根的數據一般由三部分組成：校驗位、出廠(chǎng)碼和數據位。不同的韋根格式有不同的組成。Weigand協(xié)議是國際上統一的標準，格式有很多種，標準的weigand26，即26-bit是最常用的格式。標準的26位韋根輸出是由26位二進(jìn)制數組成，其中第1位和第26位是校驗位，2-9位是廠(chǎng)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)對應電子卡HID碼的低8位，后12位(第10-25位)對應電子卡的PID碼，第26位是后12bit的奇校驗位。數據從左至右順序發(fā)送，高位在前。
如果電卡的地區碼位2個(gè)字符，即8位則可用那設置255個(gè)地區碼((15×16)+15=255)；電子卡的卡號位4個(gè)字符，即16位則可設置65 536個(gè)卡號((15×16×16×16)+(15×16×16)+(15×16)+15=65 535)。
例如：一個(gè)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位數據在讀出器的韋根輸出線(xiàn)DATA0，DATA1上輸出。