磁卡条编码和识读器中的DSP56F80x

磁卡已经广泛地进入了我们的生活。随着普及程度不断提高，需要更加便宜和灵活可靠的磁卡编码和发售设备。Motorola的DSP56F805具备所有必要的处理电路，来构建一个完整的编码系统，如图1所示。从图中可以看出，该DSP具有所有电路单元，几乎不需要其它附加电路。本文主要介绍磁卡条编码器的一些基本器件和如何使用DSP56F80x系列。

细心留意一下信用卡，会发现只有一个磁卡条。但实际上国际标准化组织规定了三个磁卡条及其位置，这是所有磁卡都要遵循的标准。三个磁卡条中每一个都有不同字符编码标准和不同位密度，如表1所示。

乘坐过航班的人经常有被意外迎接的经历，这是因为他们的信用卡在机票代理处被刷过，而国际航空运输协会(IATA)标准规定将顾客的姓名和帐户信息指定存储于信用卡的第一磁卡条，这样快速读卡之后，顾客的姓名和其它信息就马上得知，无须过多询问。

American Banking Association 提出，信用卡第二磁卡条以Lingua Franca写入，全球各地的信用卡及相关设备都用第二磁卡条，然而现在有一种趋势是，将部分数据转到第一磁卡条，因为它有更多的信息。

第三磁卡条最初是为了方便离线ATM读写便笺式存储器，一旦连网之后，无须再支持离线ATM，第三磁卡条也就失去了意义。

多数磁卡使用便宜的低矫顽铁磁材料（约300奥斯特），在数据完整性和保存期限等极其重要时，不再考虑成本因素，可使用高矫顽铁磁材料（典型约4000奥斯特）。读卡器在低矫顽铁磁材料和高矫顽铁磁材料时所感受的磁场几乎相同，但对于写卡器，需要确切探测磁卡材料。对低矫顽铁磁材料进行高能写入可导致铁磁材料饱和从而破坏磁卡；相反，对高矫顽铁磁材料低能写入不能有效地写入数据。

在刷卡时，磁卡条识读头线圈产生极低的电流，为了有效接口到模拟数字转换器（ADC），需要一前置放大电路。该ADC可和差分及单端输入配置工作，因此对于前置放大电路没有过多限制。

总共有两组，6对高电流脉冲宽度调制器（PWM）输出端，可直接驱动磁卡条编码器的写入头。

持卡者将磁卡通过识读头时，多数读卡器是根据区分相对脉冲宽度来完成数据解读，使用双频相干相位编码技术（Aiken Biphase）将数据写入磁卡。

如上图所示，为了简化处理，只要数据密度或刷卡速度基本保持恒定，不论大小如何，“1”中的高脉冲宽度总是“0”的一半。“0”可以是高脉冲也可是低脉冲，总是“0”或总是“1”的磁卡意味着解码故障，但这种情况从未发生过。

对于磁卡写入器，需要保证数据编码尽量准确，应尽量不使用便宜、无马达（手动）读卡器。在图1中，PWM2促使卡驱动轮以一定速度运转，该805型可驱动所有常用的马达机型，如果需要更为准确的闭环速度控制可使用图1中的正交解码器。

还有一种更为精巧的设计方案，写入器的机械结构更加简单，编码器/马达/驱动轮组合可由一编码器/空载轮对所代替，在这种布局中，持卡者仍需要手动刷卡，空载轮探知磁卡速度并定位磁卡，然后编码器产生基准时钟，以适当的速度将数据写入所定位的磁卡。

80x家族具有这种应用所需的所有板上闪存和RAM，如果某特定的系统需要更大的存储量，803和805都有外置存储器接口提供大的存储空间。该系列DSP芯核处理器具备多种功能，相信许多即使长期从事微控制器嵌入式系统设计的工程师都会从中受益。芯核的DSP部分可运行适当的算法驱动马达并消除读卡头的信号噪音。

80x系列芯片都具有SCI端口，可直接和RS-232收发器对接，因此可非常容易地和主控制系统连接起来。

80x家族也可有效应用于远离主控设备的磁卡编码系统，SPI端口可轻松连接到许多OEM键盘和LCD显示器，805型还有第二个SPI端口。

对于使用大量编码器的情况，由多个高吞吐量站点集合在一起，通过控制器区域网络（CAN）总线连接是一种可行的方法。设计时仅仅需要一个小型CAN收发器，系统编程仅仅需要使用Motorola 公司提供的软件开发套件（Software Development Kit, SDK），将CAN例行程序调出程序库。

Motorola 公司的DSP80x系列充裕的处理能力和许多类似微控制器的特性，适合于完成一般嵌入式处理和控制任务。尽管需要考虑马达控制等问题，该系列广泛兼容的外围设备加上设计者的聪明才智可使所有问题迎刃而解。

从上面的分析可以看出，不需要另外增加处理能力，仅需极小部分附加电路，就可用DSP56F805构成磁卡条编码设备的核心部分。而DSP56F803可构成一个低成本的编码器，DSP56F801则非常适合于读卡器或更低成本的编码器。■