韦根协议及IO模拟韦根34接口

1.写在前面

韦根（Wiegand）协议是国际上统一的标准，是由摩托罗拉公司制定的一种通讯协议。它适用于涉及门禁控制系统的读卡器和卡片的许多特性。 韦根有许多种类格式，常见有26-bit 、34-bit、37-bit格式，其中26-bit格式是最常用的格式。而标准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。几乎所有的门禁控制系统都接受标准的26-Bit格式。

2.韦根接口

Wiegand接口通常由2根线组成，它们分别是数据线0（Data0）和数据1（Data1）。韦根时序图规定，Data0和Data1数据线在没有数据传输使时均保持+5V的高电平；Data0输出低电平表示1bit 0，Data1输出低电平表示1bit 1。其中，电压值低于1V表示低电平信号，电压值高于4V表示高电平信号。

3.韦根34协议

Wiegand 34各数据位的含义如下：

第 1 位： 为输出第2—17位的偶校验位

第 2-17 位： ID卡的HID码

第18-33位： ID卡的PID号码

第 34 位： 为输出第18-33位的奇校验位

数据输出顺序：HID码和PID码均为高位在前，低位在后。

例：一张ID卡内容为：

HID：32769   PID：34953  （假设卡面印字为：   001   34953 ）

相应的二进制为：

HID：1000 0000 0000 0001

PID：1000 1000 1000 1001

输出如下：

12                     1718                     33  34

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 10 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1   0

|       HID_L            |          PID            |

4.韦根34接收程序（stm32）

一般情况下，很少MCU提供硬件韦根接口，但可以根据上述韦根协议的标准，结合时序图，通过MCU IO口读取电平变化解析韦根数据。 IO口解析时序电平，有IO中断方式和循环查询读取方式，推荐使用IO中断的方式，保证数据接收实时性和准确性。以下代码为中断方式实现。

头文件：

#ifndef _WIEGAND_H_ #define _WIEGAND_H_ // Wiegand 数据格式 #define WG_DATA_BITS 34 //韦根34格式 // Wiegand 数据线接口 #define WIEGAND_PORT GPIOB #define WIEGAND_DATA1_GPIO GPIO_Pin_13 #define WIEGAND_DATA0_GPIO GPIO_Pin_12 #define WIEGAND_RCC_PORT RCC_APB2Periph_GPIOB #define WIEGAND_DATA1 PBin(13) #define WIEGAND_DATA0 PBin(12) // 外部函数 extern void WiegandInit(void); extern void IDDataPrintf(void); #endif 

源文件：

 #include "stm32f10x.h" #include "wiegand.h" #define USEING_INTERR //使能中断方式 static u8 u_EvenCheck = 2; //偶检验 static u8 u_OddCheck = 2; //奇校验 static u8 u_EvenNums = 0; //偶校验软件比较 static u8 u_OddNums = 0; //奇校验软件比较 static u8 u_DataBits = 0; //当前接收数据位数 static u8 IDData[4]; //4字节ID号 #ifdef USEING_INTERR /* * 函数名：WiegandInit * 功能 ：外部中断引脚初始化 * 输入 : 无 * 输出 ：无 / void WiegandInit(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(WIEGAND_RCC_PORT | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = WIEGAND_DATA0_GPIO | WIEGAND_DATA1_GPIO; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //下拉输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(WIEGAND_PORT, &GPIO_InitStructure); //Data0 中断线 PB12 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource12); EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line12; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿触发 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //Data1 中断线 PB13 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource13); EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line13; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿触发 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //中断优先级，尽可能设为最高优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0x01; //抢占优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00; //子优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } /* * 函数名：EXTI15_10_IRQHandler * 功能 ：两数据线中断函数 * 输入 : 无 * 输出 ：无 / void EXTI15_10_IRQHandler(void) { if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line12) != RESET) {//Data0-> 低电平表示1位0 if (u_DataBits == 0) {//偶校验 u_EvenCheck = 0; } else if (u_DataBits == (WG_DATA_BITS -1)) {//奇校验 u_OddCheck = 0; } else {//数据，4字节、高位在前 IDData[(WG_DATA_BITS - 2 - u_DataBits) / 8] &= ~(0x1 << ((WG_DATA_BITS - 2 - u_DataBits) % 8)); } u_DataBits++; EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line12); } else if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line13) != RESET) {//Data1 -> 低电平表示1位1 if (u_DataBits == 0) {//偶校验 u_EvenCheck = 1; } else if (u_DataBits == (WG_DATA_BITS -1)) { //奇校验 u_OddCheck = 1; } else {//数据，4字节，高位在前 IDData[(WG_DATA_BITS - 2 - u_DataBits) / 8] |= (0x1 << ((WG_DATA_BITS - 2 - u_DataBits) % 8)); if(u_DataBits < WG_DATA_BITS / 2) u_EvenNums++; //计算1的个数来作偶校验 else if(u_DataBits < WG_DATA_BITS - 1) u_OddNums++; //计算1的个数来作奇校验 } u_DataBits++; EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line13); } } /* * 函数名：Check * 功能 ：奇偶校验，确定读出数据书否正确 * 输入 : 无 * 输出 ：0->校验成功,数据有效 1->校验失败,数据无效 / u8 DataCheck(void) { u8 oddcheck,evencheck; if(u_DataBits >= WG_DATA_BITS) {//数据接收完才校验 //u_DataBits = 0; if(u_EvenNums % 2 == 0) evencheck = 0; //偶数个1 else evencheck = 1; //奇数个1 if(u_OddNums % 2 == 0) oddcheck = 1; //偶数个1 else oddcheck = 0; //奇数个1 u_EvenNums = 0; u_OddNums = 0; //清零 if((u_EvenCheck == evencheck) && (u_OddCheck == oddcheck)) {//校验成功 u_EvenCheck = 2; u_OddCheck = 2; return 0; //和实际的校验码一起返回成功 } else {//校验失败 u_EvenCheck = 2; u_OddCheck = 2; return 1; } } else return 2; } #else //查询方式 /* * 函数名：WiegandInit * 功能 ：Wiegan数据线引脚初始化, * 输入 : 无 * 输出 ：无 / void WiegandInit(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(WIEGAND_RCC_PORT | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = WIEGAND_DATA0_GPIO | WIEGAND_DATA1_GPIO; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(WIEGAND_PORT, &GPIO_InitStructure); } /* * 函数名：GetWiegandData * 功能 ：查询方式获取Wiegand数据 * 输入 : 无 * 输出 ：无 / u8 GetWiegandData(void) { } #endif /* * 函数名：IDDataPrintf * 功能 ：串口打印结果测试 * 输入 : 无 * 输出 ：无 / void IDDataPrintf(void) { u8 CheckFlag = 0; u8 Buff[6],i; if(u_DataBits >= WG_DATA_BITS) { CheckFlag = DataCheck(); if(CheckFlag == 0) { USART_printf(USART1,"%s " "%d " "%d " "%d " "%d ","ID:", IDData[0],IDData[1],IDData[2],IDData[3]); USART_send_string("\n"); USART_send_string("DataBits/Check: "); USART_printf(USART1, "%d " "%d\n ",u_DataBits,CheckFlag); } else if(CheckFlag == 1) { USART_send_string("Read Data Failed\n"); } u_DataBits = 0; } }

代码简要分析：

1）只实现“IO中断”方式解析韦根数据；

2）数据解析在“EXTI15_10_IRQHandler”中断函数中，主要将电平解析成实际数据，这部分执行时间不长，在中断处理可以接受；

3）“DataCheck”为数据校验函数，主要验证解析数据的正确性；

4）“IDDataPrintf”为测试用，连接串口，将结果打印至电脑串口助手；自行实现串口打印代码，或者直接接仿真器在线查看查看解析到的数据。

5.注意事项

1）采用IO中断的方式接收解析，查询方式可能响应不过来；

2）采用IO中断方式时，尽可能将中断优先级设为最高，防止被其他中断打断，导致数据出错；

3）IO中断中处理事务尽可能少，减少耗时；

4）连接韦根数据线的IO口必须加RC滤波，从硬件上增加抗干扰能力。

6.参考

[1]  https://baike.baidu.com/item/韦根协议/?fr=aladdin