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。 它有很多格式，标准的26-bit 应该是最常用的格式。此外，还有34-bit 、37-bit 等格式。 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3根线组成，它们分别是：数据0（Data0），数据1（Data1）和 Data return。这3条线负责传输Wiegand信号。D0，D1在没有数据输出时都保持+5V高电平。若输出为0，则D0拉低一段时间，若输出为1，则D1拉低一段时间。两个电子卡韦根输出之间的最小间隔为0.25秒。

 

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，测试过可用！）

#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

#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

 

#include "stm32f10x.h"
#include "wiegand.h"
#define USEING_INTERR               //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
u8 IDData[4];                   //4字节ID号

#ifdef USEING_INTERR                //中断方式读取韦根数据
/***********************************************************
 * 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;   //使能按键所在的外部中断通道
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;            //抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority   = 0x00;             //子优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd           = ENABLE;       //使能外部中断通道
    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)
{
    <span style="white-space: pre;">    </span>if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line12) != RESET)
<span style="white-space: pre;">    </span>{//Data0-> 低电平表示1位0
    <span style="white-space: pre;">    </span>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
        <span style="white-space: pre;">    </span>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)
        <span style="white-space: pre;">    </span>evencheck = 0;                   //偶数个1
        else
        <span style="white-space: pre;">    </span>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;                     <span style="white-space: pre;">    </span>//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  //查询方式初始化
/***********************************************************
 * 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

//串口打印
void IDDataPrintf(void)
{
    u8 CheckFlag = 0;
    u8 Buff[6],i;

    if(u_DataBits >= WG_DATA_BITS)
    {
        CheckFlag = DataCheck();
        if(CheckFlag == 0)
        {
        #if 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
            for (i = 0;i < 4;i++)
                Buff[i] = IDData[i];
            Buff[i++] = u_DataBits;
            Buff[i]   = CheckFlag;
            g_Driver.OnSendCanData(Buff,6,0);
        #endif
        }
        else if(CheckFlag == 1)
        {
        #if 0
            USART_send_string("Read Data Failed\n");
        #else
            for (i = 0;i < 4;i++)
                Buff[i] = IDData[i];
            Buff[i++] = u_DataBits;
            Buff[i]   = CheckFlag;
            g_Driver.OnSendCanData(Buff,6,0);
        #endif
        }
        u_DataBits = 0;
    }
}

#include "stm32f10x.h"
#include "wiegand.h"
#define USEING_INTERR				//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
u8 IDData[4];					//4字节ID号

#ifdef USEING_INTERR				//中断方式读取韦根数据
/***********************************************************
 * 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;	//使能按键所在的外部中断通道
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;			//抢占优先级 
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority 	= 0x00;				//子优先级
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd 			= ENABLE;		//使能外部中断通道
  	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  //查询方式初始化
/***********************************************************
 * 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

//串口打印
void IDDataPrintf(void)
{
	u8 CheckFlag = 0;
	u8 Buff[6],i;

	if(u_DataBits >= WG_DATA_BITS)
	{
		CheckFlag = DataCheck();
		if(CheckFlag == 0)
		{	
		#if 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
			for (i = 0;i < 4;i++)
				Buff[i] = IDData[i];
			Buff[i++] = u_DataBits;
			Buff[i]	  = CheckFlag;
			g_Driver.OnSendCanData(Buff,6,0);
		#endif		
		}	 
		else if(CheckFlag == 1)
		{
		#if 0
			USART_send_string("Read Data Failed\n");
		#else 
			for (i = 0;i < 4;i++)
				Buff[i] = IDData[i];
			Buff[i++] = u_DataBits;
			Buff[i]	  = CheckFlag;
			g_Driver.OnSendCanData(Buff,6,0);
		#endif	
		}
		u_DataBits = 0;
	}		
}

 

5、注意事项

1）采用IO中断的方式接收，查询方式可能响应不过来；

2）IO中断方式尽可能设为最高，防止被其他中断打断，导致数据错误；

3）IO中断中处理事务尽可能少，减少耗时；

4）IO输入口必须加RC滤波，从硬件上增加抗干扰能力。

 

6、参考

https://baike.baidu.com/item/韦根协议/9914978?fr=aladdin