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：2147584137 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    PB12GPIO_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  PB13GPIO_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0if (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1if (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1else                              evencheck = 1;                 //奇数个1if(u_OddNums % 2 == 0)oddcheck = 1;                    //偶数个1else 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;} }elsereturn 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/9914978?fr=aladdin

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