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。