維根及ABA磁卡編碼產(chǎn)生器原理和實(shí)現(xiàn)方法

1、維根及ABA磁卡編碼產(chǎn)生器原理和實(shí)現(xiàn)方法關(guān)鍵詞：維根編碼  aba磁卡編碼  一卡通系統(tǒng)  編碼產(chǎn)生器  讀卡器  摘  要：“一卡通”要求在整個(gè)系統(tǒng)中使用同一張卡完成所有功能，但由于組成“一卡通”系統(tǒng)的多個(gè)不同類型的子系統(tǒng)往往具有不同的讀卡器接口，給系統(tǒng)集成帶來困難。本文介紹的這種編碼產(chǎn)生器可以將RS232RS485接口的讀卡器輸出轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的維根和ABA磁卡編碼輸出，為“一卡通”系統(tǒng)的組建帶來方便， 同時(shí)還可以利用該編碼產(chǎn)生器輸出特殊編碼，供系統(tǒng)調(diào)試使用。文中介紹了這種編

2、碼產(chǎn)生器的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法，并給出了硬件原理框圖和軟件流程圖。 一、引言    隨著社會的發(fā)展， 人民的生活水半不斷提高， 對生活質(zhì)量以及工作和生活環(huán)境的安傘性要求也越來越高。為滿足人們的這種需求， 各種相關(guān)電r了產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生， 而作為人機(jī)數(shù)據(jù)交換的主要工具， 各種類型的卡已經(jīng)進(jìn)入生活各個(gè)領(lǐng)域。但由于不同領(lǐng)域使用的卡和讀卡器尚未形成統(tǒng)一規(guī)范， 持卡者需要使用小同的卡實(shí)現(xiàn)不同的功能， 給使用帶來了很大的不便。為了解決這一矛盾， 人們希望建立“一卡通” 系統(tǒng)。 “一卡通” 要求在整個(gè)系統(tǒng)中使用同一張卡完成所有功能， 但由于組成“一卡通” 系統(tǒng)的多個(gè)不同類型的子系統(tǒng)往

3、往具有不同的讀卡器接口， 給系統(tǒng)集成帶來困難。    通過對目前市場上常見讀卡器和控制器進(jìn)行調(diào)查分析， 發(fā)現(xiàn)在停車場和消費(fèi)領(lǐng)域使用較多的是RS232RS485接口方式，門禁等出入口控制領(lǐng)域的主流是維根接口，而銀行系統(tǒng)的信用卡則一般使用ABA磁卡接口。針對這種狀況， 我們研制了這種維根及ABA磁卡編碼產(chǎn)生器。利用這種編碼產(chǎn)生器可以將RS2 32RS48 5接口的讀卡器輸出轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的維根和ABA磁卡編碼輸出。這樣在組建“一卡通” 系統(tǒng)即只選用帶RS232RS48 5接口的讀卡器， 保證系統(tǒng)中使用的讀卡器類型統(tǒng)一， 同時(shí)也確保了使用同 張卡完成所有功能。當(dāng)存某些了系統(tǒng)

4、斗I必須使用帶維根或磁卡接口的控制器時(shí)， 可以使用木文介紹的編碼產(chǎn)生器完成數(shù)據(jù)交換， 為“一卡通” 系統(tǒng)的組建帶來方便。另外還可以利用該編碼產(chǎn)生器輸出特殊編碼， 供系統(tǒng)調(diào)試使用。二、維根編碼接口    維根編碼協(xié)議包括26位，34位，42位等不同的格式。以26位格式為例， 共由26位二進(jìn)制數(shù)組成， 第0位和第25位是校驗(yàn)位， 中間24位是數(shù)據(jù)位。第0位是第1位到第12位數(shù)據(jù)的偶校驗(yàn)位， 第25位是第13位到第24 數(shù)據(jù)的奇校驗(yàn)位。其它格式與26位類似， 只是數(shù)據(jù)的位數(shù)不同。    帶維根編碼輸出的讀卡器通過兩條數(shù)據(jù)線DATA0和DAT

5、A1輸出編碼信號。如圖1所示， 在正常情況下，DATA 0和DATA 1均為高電平， 而在有數(shù)據(jù)輸出時(shí)產(chǎn)生 隔為2m s， 寬度5O uS的低電平脈沖， 輸出卡號。DATA O和DATA 1分別輸出卡號二進(jìn)制編碼的O和1。圖1 wiegand協(xié)議時(shí)序圖三、ABA磁卡編碼接口    磁卡是利用貼在卡上的磁條來記錄持卡人的帳戶、姓名等信息的。磁條上記錄的信息采用調(diào)頻制編碼技術(shù)，具有白同步能力， 保證磁卡以不同速度劃過讀卡器時(shí)都能輸出正確的數(shù)據(jù)。磁卡上一般有三個(gè)磁道， 并且每個(gè)磁道存卡上的位置在同際標(biāo)準(zhǔn)IS07811/4 和IS078 115都有嚴(yán)格的定義。同時(shí)國際標(biāo)準(zhǔn)

6、I SO78 112規(guī)定， 磁道1記錄字母數(shù)據(jù)型數(shù)據(jù)，可以記錄多達(dá)79個(gè)字符或數(shù)字， 每個(gè)字符由7個(gè)bit組成。磁道2記錄數(shù)字型數(shù)據(jù)， 記錄長度不超過40個(gè)數(shù)據(jù)。磁道1和磁道2兩者都是只讀磁道。磁道3記錄數(shù)字型數(shù)據(jù)， 格式與磁道2相同， 但可以記錄多達(dá)1 07個(gè)數(shù)據(jù)。磁道3是讀寫磁道。    磁道2的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定最初是由美同銀行家協(xié)會(ABA，Ameri Can Banker S A S SOCiat i On) 完成，它包含了一些最基本的相關(guān)信息， 如卡的惟一識別號碼， 卡的有效期等。由于磁道2的數(shù)據(jù)包含卡的惟一識別號碼，因此在許多身份識別系統(tǒng)如出入口控制等系統(tǒng)

7、中， 控制器一般都使用第二磁道的數(shù)據(jù)， 本文也主要介紹該磁道的數(shù)掘編碼， 其它磁道的數(shù)據(jù)可用類似的方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。    IS078 13 定了第二磁道的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。第二磁道的數(shù)據(jù)采用的是ANSII S0 BCD數(shù)據(jù)格式， 每個(gè)字符長度為5個(gè)b i t(含校驗(yàn)位) ， 其信息最大長度為40個(gè)字符。使用的是16字符集， 前面4位是有效數(shù)據(jù)位，最后一位為奇校驗(yàn)位， 而且，發(fā)送卡信息時(shí)， 低位在前。 (如表1)    SS： 起始標(biāo)記。其編碼為0BH。    PAN： 主帳號。PAN由三部分組成： 

8、60;  1)卡者標(biāo)識號碼： 它是標(biāo)識主要行業(yè)和發(fā)卡者的號碼。    2)人帳戶標(biāo)識： 它是由發(fā)卡部門分配給獨(dú)立單位或個(gè)人的號碼， 用于標(biāo)識一個(gè)獨(dú)立的帳戶。    3)校驗(yàn)數(shù)字： 個(gè)人帳號，標(biāo)識之后緊跟一數(shù)字，用以使PAN有效。它是根據(jù)PAN里除了校驗(yàn)數(shù)字外的所有數(shù)字計(jì)算得到的。其計(jì)算是采用計(jì)算模1 0“隔位倍加”校驗(yàn)數(shù)的方法。它是用來標(biāo)識發(fā)行卡片的行業(yè)、卡片發(fā)行人以及帶有一位校驗(yàn)位的客戶標(biāo)識號， 其最大長度不能超過1 9個(gè)數(shù)字。    FS： 域分割符號， 其編碼為0DH。 

9、0;   ADATA： 附加數(shù)據(jù)， 如失效日期、加密了的個(gè)人身份碼等附加數(shù)據(jù)。    ES： 結(jié)束標(biāo)記， 其編碼為0FH。    LRC： 縱向冗余校驗(yàn)字符。不包括奇校驗(yàn)符，LRC7符的每一位使數(shù)據(jù)信息(包括起始標(biāo)記、數(shù)據(jù)、分割標(biāo)記、結(jié)束標(biāo)記和LRC字符)對應(yīng)位上的位編碼為“1” 的總數(shù)是偶數(shù)。LRC字符本身也附加有校驗(yàn)位，同樣是采用奇校驗(yàn)。不同的磁卡讀卡器可以讀取磁卡中的某個(gè)或某幾個(gè)磁道的數(shù)據(jù)， 通過PRESENT引線輸出發(fā)送開始和結(jié)束信號，CLOCK和DATA兩條數(shù)據(jù)線輸出同步時(shí)鐘和數(shù)掂編碼信號。ABA協(xié)議規(guī)定

10、為負(fù)邏輯， 數(shù)據(jù)發(fā)送之前，PRSENT管腳變?yōu)榈碗娖讲⑷找恢本S持到數(shù)據(jù)傳送完畢，DATA管腳傳送數(shù)據(jù)， 每當(dāng)CLOCK有一個(gè)下降沿之后，DATA管腳就傳送一個(gè)b i t的數(shù)據(jù)， 之前的 DATA值在CLOCK下降沿來臨之前的1 0U silt持有效， 當(dāng)前的DATA值在下一 個(gè)CLOCKT 降沿來臨前1 0us有效。磁條的開頭是一連串的“0” 比特?cái)?shù)據(jù)流， 保證時(shí)鐘得到同步而開始解碼。四、編碼產(chǎn)生器工作原理    編碼產(chǎn)生器硬件原理框圖如圖2所示。系統(tǒng)以PHI LI PS的8 7 LPC7 64為控制核心， 包括看門狗電路、串口電半轉(zhuǎn)換電路以及編碼輸出電路。 圖2

11、 處理轉(zhuǎn)換電路    87 LPC7 64是由Ph i l i P s生產(chǎn)的增強(qiáng)型5 1單片機(jī)，它在基本結(jié)構(gòu)、匯編指令等方面與80C51系列兼容，它的時(shí)鐘頻率可高達(dá)20MHZ。圖中DATA 1和DATA 0管腳輸出Wi egand信號， 從PRESENT和CL0CK、DATA管腳輸出ABA格式的信號，由于都采用負(fù)邏輯輸出，空閑狀態(tài)位高電半， 因此每一個(gè)輸出管腳都接上拉電阻。當(dāng)有信號輸出時(shí)， 管腳上會出現(xiàn)低電半脈沖。開關(guān) S 1用于選擇輸出模式， 當(dāng)S 1閉合時(shí)輸出wiegand信號，否則輸出ABA格式的信號。    看門狗和系統(tǒng)參數(shù)存儲由x25043完成。該芯片內(nèi)含電源監(jiān)控、看門狗和可擦寫非易失存儲器， 保存通訊波特率、卡格式等參數(shù)。五、編碼產(chǎn)生器軟件工作流程程序的流程圖3所示。六、結(jié)論：    目前， 該編碼產(chǎn)生器作為RS48 5到維根輸出的碼轉(zhuǎn)換器， 已經(jīng)在某水電樞紐工程的車輛出入控制中得到應(yīng)用：而作為從RS485到磁卡格式輸出轉(zhuǎn)換器， 則被成功地應(yīng)用于交通銀行某大樓的員工出入控制系統(tǒng)中。作者簡介：北京航空航天大學(xué)理學(xué)院 許丹 徐平【參考文