基于STM32的韦根协议接收实现
时间：2021-01-23 22:11:09
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[导读]什么是韦根协议？如何实现？本文详细解读。
01 前言
今年疫情期间，为了便于管理，智能门禁系统被广泛应用，市面上大量的门禁终端都是使用韦根协议进行通讯。什么是韦根协议？如何实现？本文详细解读。
02 韦根协议介绍
Wiegand（韦根）协议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；其协议并没有定义通讯的波特率、也没有定义数据长度。它有很多格式，标准的韦根26-bit是最常用的格式。
此外，还有34-bit、36-bit、44-bit等格式。而标准的26-bit格式是一个开放式的格式，这就意味着任何支持韦根26-bit输入\输出的设备都可以互相连接进行通信。
韦根数据输出由两条数据线DATA0和DATA1，和公共的信号地GND组成。在没有数据输出时，DATA0和DATA1都保持高电平（典型为+5V电平），若输出'0'时，DATA0输出低脉冲而DATA1保持为高电平，输出'1'时，DATA1输出低脉冲而DATA0保持为高。典型的低脉冲宽度为50us，输出每一bit之前的间隔为1ms（实际的信号电平和时序由实际的韦根读卡器决定）。下图为韦根时序图
韦根26：一个“韦根包”有26位数据，第1位为第1到第13位的偶校验，最后1位为第14到第26位的奇校验，中间24位为数据位。
韦根34：即一个“韦根包”有34位数据，格式为第1位为第1到第17位的偶校验，最后1位为第18到第34位的奇校验，中间32位为数据位。
03 软件实现
本文实现韦根协议26bit/34bit的接收和数据解析，在数据接收时采用一个循环缓冲数组进行接收，通过中断接收，以信号的下降沿触发，不用判断脉冲宽度，只要做个计时器，做个超时判断数据接收完成进行处理。
管脚初始化和外部中断初始化：
//头文件中对管脚进行定义PC9 DATA0 PC8 DATA1 //C文件中进行初始化/**----------------------------------------------------------------- * @函数名 wiegand_init * @功能 初始化wiegand接口,和外部中断配置 * * @参数 无 * @返回值 u8 0表示初始化完成***----------------------------------------------------------------*/u8 wiegand_init(void){ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DATA0_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = DATA0_GPIO_MODE; GPIO_Init(DATA0_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DATA1_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = DATA1_GPIO_MODE; GPIO_Init(DATA1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); GPIO_EXTILineConfig(DATA0_GPIO_EXTI_PORT_SOURCE, DATA0_GPIO_EXTI_PIN_SOURCE); EXTI_InitStructure.EXTI_Line = DATA0_EXTI_LINE; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = DATA0_EXTI_TRIGGER; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DATA0_EXTI_IRQ; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); GPIO_EXTILineConfig(DATA1_GPIO_EXTI_PORT_SOURCE, DATA1_GPIO_EXTI_PIN_SOURCE); EXTI_InitStructure.EXTI_Line = DATA1_EXTI_LINE; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = DATA1_EXTI_TRIGGER; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DATA1_EXTI_IRQ; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); return 0;}
外部中断接收处理：
void EXTI9_5_IRQHandler(void){ if(EXTI_GetFlagStatus(DATA0_EXTI_LINE)) //DATA0数据触发 { EXTI_ClearFlag(DATA0_EXTI_LINE); if(g_wiegandType.Flag.StartFlag == 0) //数据接收开始标志 { g_wiegandType.Flag.StartFlag = 1; g_wiegandType.DataIn.DataLen = 0; g_wiegandType.DataIn.Data[g_wiegandType.DataIn.DataLen++] = 0; //数据0存入数组 g_wiegandType.bitIntervalTime = MAX_BIT_INTERVAL_TIME; //数据位超时处理 } else { g_wiegandType.DataIn.Data[g_wiegandType.DataIn.DataLen++] = 0; g_wiegandType.bitIntervalTime = MAX_BIT_INTERVAL_TIME; } } if(EXTI_GetFlagStatus(DATA1_EXTI_LINE)) //DATA1数据触发 { EXTI_ClearFlag(DATA1_EXTI_LINE); if(g_wiegandType.Flag.StartFlag == 0) { g_wiegandType.Flag.StartFlag = 1; g_wiegandType.DataIn.DataLen = 0; g_wiegandType.DataIn.Data[g_wiegandType.DataIn.DataLen++] = 1; //数据1存入数组 g_wiegandType.bitIntervalTime = MAX_BIT_INTERVAL_TIME; } else { g_wiegandType.DataIn.Data[g_wiegandType.DataIn.DataLen++] = 1; g_wiegandType.bitIntervalTime = MAX_BIT_INTERVAL_TIME; } if(g_colStatus == 1) { COL1_LOW(); } else { COL1_HIGH(); } } }
收到一组数据后进行解析：
/**----------------------------------------------------------------- * @函数名 wiegand26 * @功能 wiegand26数据解析 * * @参数 无 * @返回值 u8 >0表示数据异常***----------------------------------------------------------------*/u8 wiegand26(void){ u8 i; u32 result; u8 odd = 0; u8 even = 0; if (g_wiegandType.DataIn.DataLen != 26) { return 1; } result = 0; for (i = 0; i < 24; ++i) { if(g_wiegandType.DataIn.Data[i+1] == 1) { result |= 1<<(23-i); if(i<12) { even++; } else { odd++; } } } g_wiegandType.result = result; if(even%2) //偶校验判断 { if(g_wiegandType.DataIn.Data[0]!=1) return 3; } else { if(g_wiegandType.DataIn.Data[0]==1) return 3; } if(odd%2)//奇校验判断 { if(g_wiegandType.DataIn.Data[25]==1) return 3; } else { if(g_wiegandType.DataIn.Data[25]!=1) return 3; } return 0;}/**----------------------------------------------------------------- * @函数名 wiegand34 * @功能 wiegand34数据解析 * * @参数 无 * @返回值 u8 》0表示数据异常***----------------------------------------------------------------*/u8 wiegand34(void){ u8 i; u32 result; u8 odd = 0; u8 even = 0; if (g_wiegandType.DataIn.DataLen != 34) { return 1; } result = 0; for (i = 0; i < 32; ++i) { if(g_wiegandType.DataIn.Data[i+1] == 1) { result |= 1<<(31-i); if(i<16) { even++; } else { odd++; } } } g_wiegandType.result = result; if(even%2) { if(g_wiegandType.DataIn.Data[0]!=1) return 3; } else { if(g_wiegandType.DataIn.Data[0]==1) return 3; } if(odd%2) { if(g_wiegandType.DataIn.Data[33]==1) return 3; } else { if(g_wiegandType.DataIn.Data[33]!=1) return 3; } return 0;}
处理好的数据通过调试串口输出，查看和自己的发送的卡号是否一致，如果异常请检查DATA0和DATA1是否接反。
04 结语
韦根协议是一个比较简单的单工通信，很容易理解，如果有问题欢迎讨论。
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