英创信息技术Linux工控主板对韦根信号的支持

Wiegand(韦根)协议是由摩托罗拉公司定制的一种通讯协议，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（如下图，实际的信号电平和时序由实际的韦根读卡器决定）。

韦根协议包含很多种格式来传输串行数据，英创公司工控主板支持最常用的韦根26 bit和韦根34 bit格式。韦根26是已经广泛使用的通用工业校准，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。

对于韦根34格式，即一个“韦根包”有34位数据，常见的格式为第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。

英创公司为Linux工控主板提供了支持韦根协议的设备驱动模块，在命令行输入insmod wiegand-gpio.ko即完成驱动程序的加载。linux韦根驱动支持应用程序通过非阻塞的轮询操作（select）和异步通知的方式读取韦根数据，这里我们建议使用非阻塞轮询方式。以非阻塞方式O_NONBLOCK打开设备文件后，使用num = read(fd,buffer,len)读取韦根数据，只读取Site Code和User Code，不包含奇偶校验位，各参数意义如下：

输入参数：

fd：int, 韦根设备文件描述符；

len：buffer长度，固定4字节，小于4字节提示错误；

输出参数：

buffer：char *, read结果缓存，固定4字节，根据不同返回值num，具有不同意义；

返回值：

num：int, 读取成功时，表示读取的字节数，具体意义如下：

num = 4，读取成功，数据格式为wiegand 34，buffer [0-1]为Site Code，buffer [2-3]为User Code；

num = 3，读取成功，数据格式为wiegand 26，buffer [0]=0，buffer [1]为Site Code，buffer [2-3]为User Code；

num = 1，读取成功，数据格式为键盘按键（部分读卡器有此功能），buffer [0]=0, buffer [1]为按键值；

num = -1，读取失败，buffer [0]存错误码：

-1//格式错误，长度不匹配

-2//偶校验错误

-3//奇校验错误

-4//用户传入buffer空间太小

英创各个主板连接韦根信号的定义如下：

	Wiegand_DATA0	Wiegand_DATA1
ESM928x / ESM335x / EM335x	GPIO14	GPIO15
EM9280 / EM9281 / EM9287	GPIO26	GPIO27

韦根读卡器通常输出5V TTL电平，而英创工控主板的GPIO要求输入电平不能超过3.3V，所以韦根读卡器输出的信号需要经过转换后才能与英创主板的GPIO相连。下图是一个简单的5V转3.3V的电平转的电路，WG_DATA0和WG_DATA1为韦根读卡器输出信号，注意要将韦根读卡器与英创工控主板共地。

以下是读取韦根数据的应用程序示例代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#defineWIEGAND_ERROR_FORMAT -1 //格式错误，长度不匹配

#defineWIEGAND_ERROR_EVEN_PARITY -2 //偶校验错误

#defineWIEGAND_ERROR_ODD_PARITY -3 //奇校验错误

#defineWIEGAND_ERROR_LESS_BUF -4 //用户传入buf空间太小

intexitflag; //退出标志

charbuffer[4]; //read结果

intreadWiegandThreadFunc(void* lparam)

{

intfd = * (int*)lparam;

fd_set fdRead;

structtimeval aTime;

intret;

while(1)

{

FD_ZERO(&fdRead);

FD_SET(fd,&fdRead);

aTime.tv_sec = 2; //s

aTime.tv_usec = 0; //us

ret =select( fd+1, &fdRead, NULL, NULL, &aTime );

if( ret>0 )

{

if( FD_ISSET(fd, &fdRead) )

{

//用户可以在此加入处理操作

intnum = 0;

num =read(fd,buffer,4);

if(num < 0)

{

interrorCode = (signedchar)buffer[0];

printf("ERROR:read failed! num: %d\n",num);

switch(errorCode)

{

caseWIEGAND_ERROR_FORMAT:

printf("ERROR CODE: %d, wiegand data format did not match wiegand-26,weigand-34 or 4 bits for keyboard!\n",errorCode);

break;

caseWIEGAND_ERROR_EVEN_PARITY:

printf("ERROR CODE: %d, wiegand data even parity was wrong!\n",errorCode);

break;

caseWIEGAND_ERROR_ODD_PARITY:

printf("ERROR CODE: %d, wiegand data odd parity was wrong!\n",errorCode);

break;

caseWIEGAND_ERROR_LESS_BUF:

printf("ERROR CODE: %d, buffer was too small, please set it to 4 bytes!\n",errorCode);

break;

default:

printf("ERROR CODE: %d, Unknown Error!\n",errorCode);

break;

}

}

else

{

printf("result: %x,%x,%x,%x\n",buffer[0],buffer[1], buffer[2], buffer[3]);

}

}

}

if( exitflag==1 )//exitflag在程序其他线程中改变

{

printf("exit!\n");

break;

}

}

pthread_exit( NULL );

return0;

}

intmain(intargc,char* argv[])

{

intfd;

inti = 0;

exitflag = 0;

fd =open("/dev/em9280_wiegand",O_RDONLY | O_NONBLOCK);

if(fd < 0)

{

printf("ERROR:open failed!\n");

return-1;

}

pthread_attr_t attr;

pthread_t m_thread;

int res;

res = pthread_attr_init(&attr);

if( res!=0 )

{

printf("Create attribute failed\n" );

}

// 设置线程绑定属性

res = pthread_attr_setscope( &attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM );

// 设置线程分离属性

res += pthread_attr_setdetachstate( &attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED );

if( res!=0 )

{

printf( "Setting attribute failed\n" );

}

// 创建select线程，在此线程中读韦根数据

res = pthread_create( &m_thread, &attr, (void*(*) (void*))&readWiegandThreadFunc, &fd );

if( res!=0 )

{

return-1;

}

pthread_attr_destroy( &attr );

while(1)

{

//执行其他任务

printf("%d\n",i++);

sleep(1);

if(i==50)

{

exitflag = 1;

printf("over\n");

break;

}

}

close(fd);

return0;

}