Wiegand韋根卡數(shù)據(jù)格式

文章出處：http://gdgmt.com 作者：興邦科技

Wiegand（韋根），這一名詞適用于涉及門禁控制系統(tǒng)的讀卡器和卡片的許多特性。不幸的是，這個詞已被濫用，并且可能引起不必要的困擾。實際上，“Wiegand”的基本含義包括：

    1. 特定的讀卡器-卡接口；
    2.特定的二進制讀卡器-控制器接口；
    3.電子信號載波數(shù)據(jù)；
    4.標(biāo)準(zhǔn)的26-Bit二進制卡片數(shù)據(jù)格式；
    5.電磁效應(yīng)；
    6.卡片技術(shù)。

    在本文中，我們將主要探討第2項和第4項。

    當(dāng)消費者們說起“Wiegand格式”時，通常他們指的是一般概念上的安全卡片數(shù)據(jù)編碼。不過，請記住“Wiegand格式”也常常被理解為標(biāo)準(zhǔn)的26-Bit格式，這是一種非常特殊的二進制卡片數(shù)據(jù)排列。下面列舉了一些基本事實：

    ·格式描述的是一個數(shù)字所代表的意思，或一個數(shù)字是如何被使用的。格式并不僅僅是數(shù)字本身；
    ·除了標(biāo)準(zhǔn)的26-Bit之外，比特的數(shù)目并不能顯示出格式的類型。例如，34-Bit就一共有100多種不同的格式存在；
    ·在一個給定的比特長度內(nèi)（34-Bit、37-Bit），每個數(shù)據(jù)元素的大小和位置都可以變化。例如，一個34-Bit格式可能有一個8-Bit的設(shè)備代碼（facility code），從Bit＃2開始；而另一個34-Bit的設(shè)備代碼則可能是12-Bit，從Bit＃21開始；
    ·門禁控制面板的性能決定了哪種格式是否可以工作。

    當(dāng)使用戶看到一串?dāng)?shù)字“19495981699”時，它可能并不代表任何意思。如果某人將其描述為一個美國的電話號碼時，那么，它將馬上被理解為：949是區(qū)號，后面的則是電話號碼。對格式的理解，讓用戶可以對數(shù)據(jù)進行解碼。由于電話公司的交換設(shè)備規(guī)定了這種格式，因此它總是以(xxx) yyy-zzzz的格式出現(xiàn)。

    電話公司已將這種格式維持了許多年，并在一定的時間內(nèi)緩慢地在每個組內(nèi)增加號碼。同樣，安防設(shè)備也擁有類似的格式要求。也就是說，安防行業(yè)并不想將格式公開，安防產(chǎn)品公司常常更換格式，來保持產(chǎn)品和系統(tǒng)的保密性，并保證控制器能夠理解來自125kHz卡片的數(shù)據(jù)，而讀卡器也能與13.56MHz的卡片和讀卡器進行無縫連接。

    標(biāo)準(zhǔn)26-Bit格式

    在卡片格式內(nèi)，卡片數(shù)據(jù)已被編程，它是由與門禁控制面板相兼容的數(shù)據(jù)模式來決定的。所有的HID卡（卡和標(biāo)簽等）都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的26-Bit卡片數(shù)據(jù)格式來進行編程。

    開放式標(biāo)準(zhǔn)26-Bit格式

    開放式格式，意味著任何人都可以購買某一特定格式的HID卡，并且這些特定格式的種類是公開可選的。26-Bit格式就是一個廣泛使用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且對所有HID的用戶開放。幾乎所有的門禁控制系統(tǒng)都接受標(biāo)準(zhǔn)的26-Bit格式，這種格式來自真正的Wiegand 卡技術(shù)。

    標(biāo)準(zhǔn)26-Bit卡擁有255個可能的設(shè)備代碼（facility codes），從1到255。每個設(shè)備代碼（特征字段）可以有從1到65,535，高達65,535個卡片ID號碼。無重復(fù)排列可使用的卡片總數(shù)為16,711,425張。這種格式的使用沒有限制。那些不限制卡片編號重復(fù)的卡片供貨商沒有明文規(guī)定這一點。

    大型的卡片供貨商，如HID生產(chǎn)和管理著1000多種其它的卡片數(shù)據(jù)格式，但這些供應(yīng)商都在共同使用著26-Bit格式這樣的基本概念。另外，其它的卡片制造商也在開發(fā)獨特的、自己的卡片格式。

    標(biāo)準(zhǔn)的26-Bit卡片使用的是二進制編碼數(shù)據(jù)。這種格式如圖1所示。其中：

    ·最大設(shè)備代碼是255，因為如果全部8個設(shè)備代碼比特都設(shè)定為1，就等于十進制255；
    ·最大卡片號碼是65,535，因為如果全部16位卡片號碼字段比特都設(shè)定為1，就等于十進制65,535。

    校驗位被用于對傳輸中的二進制數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行簡單的質(zhì)量檢測。格式程序的設(shè)計者來決定校驗位應(yīng)該是奇數(shù)還是偶數(shù)。選定的數(shù)據(jù)位組與一個校驗位相組合；整個比特號碼的結(jié)果應(yīng)是奇數(shù)或是偶數(shù)。

    在上面的例子中，開頭的校驗位（偶數(shù)）連接到前面的12個數(shù)據(jù)位。如果這12個數(shù)據(jù)位得到的是一個奇數(shù)，校驗位就被設(shè)置為1，使得整個13-Bit得到偶數(shù)。最后的13比特也同樣地被設(shè)置為一個奇數(shù)。

    假定格式

    為了進一步闡述格式是如何被組織的，我們再提供下面兩個假想的例子。

    在標(biāo)準(zhǔn)26-Bit格式中，可編程字符段被指定為設(shè)備代碼。遞增字符段被稱為卡片編號。根據(jù)所討論格式的不同，這些數(shù)據(jù)分組可以擁有許多不同的名稱。在不同的格式中，相同的名稱往往代表不同的東西。所以，另一種假想的格式可能如圖2所示。

    其中，開頭的奇偶校驗位可以與數(shù)據(jù)串的一個子集相關(guān)，第二個奇偶校驗位則與一個完全不同的子集相關(guān)。這種格式也有被稱為設(shè)備代碼和卡片號碼的字符段，但如果將其與標(biāo)準(zhǔn)26-Bit卡相比較的話，就會發(fā)現(xiàn)這種格式非常的不同，并且可能無法在一個安裝有標(biāo)準(zhǔn)26-Bit卡片格式的用戶系統(tǒng)上運行。

    創(chuàng)建格式中獨特字段名的人也有權(quán)分配其名稱。再來看圖3的假定格式。

    這種格式有三個奇偶校驗位，一個5-Bit可編程字符段被稱為“工程號碼

    （job number）”；一個4-Bit可編程字符段被稱為“運行編碼（run code）”，一個18-Bit增量字符段被稱為“職員號碼（employee number）”。

    當(dāng)從用戶那里獲取有關(guān)格式的信息時，得到他們在可編程區(qū)域的準(zhǔn)確數(shù)值是非常重要的。這些信息是由用戶，而不是卡片供應(yīng)商提供的。

    請注意，用戶常常對“設(shè)備代碼”和“現(xiàn)場碼（site code）”兩個專業(yè)術(shù)語感到困惑。有些格式中有被稱為“設(shè)備代碼”的字符段，而其它格式中則被稱為“現(xiàn)場碼”，還有另外的一些格式中則兩個都沒有或兩個都有。用戶在訂購卡片時必須使用準(zhǔn)確的專業(yè)術(shù)語。

    為了避免在同一系統(tǒng)中使用重復(fù)的卡片號碼，用戶必須知道現(xiàn)有的卡片編號。

    系統(tǒng)安裝商還需要知道格式的名稱和指定字符段的信息，以便安裝安全面板和注冊卡片。事實上，沒有這些性能，也是不可能一次性注冊卡片的。卡片供應(yīng)商，如HID，一直保留著每個卡片訂單的對應(yīng)清單，包含卡片格式和所有特定卡片數(shù)據(jù)的清單。同時，卡片供應(yīng)商的銷售訂單和卡片盒子的標(biāo)簽也包含了這些相同的信息。

    Wiegand讀卡器-控制器接口

    接口界面定義了兩個設(shè)備之間如何進行相互之間的通信。以HID的讀卡器為例，不同的讀卡器使用的是多種已定制完備的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，其中包括：

    ·Wiegand（韋根）接口；
    ·串行端口（RS232、RS422、RS485）；
    ·時鐘及數(shù)據(jù)接口（Clock-and-Data，磁條軌道/2）--也被稱為 ABA 格式。

    我們將集中關(guān)注Wiegand 接口，因為它是卡片門禁控制系統(tǒng)中最先進的工業(yè)接口。

    Wiegand接口界面由三條導(dǎo)線組成，稱為“數(shù)據(jù)0”（通常為綠色），"數(shù)據(jù)1"（通常為白色）和 “data return"（通常為黑色）。當(dāng)安裝商拿到讀卡器時，他們希望在讀卡器和門禁控制面板的連接點（終端）上都能夠看到這三個名稱。目前所有的標(biāo)準(zhǔn)型讀卡器都提供可選擇的Wiegand接口。這三條線負(fù)責(zé)傳送Wiegand數(shù)據(jù)，也被稱為Wiegand信號。

    由于卡片數(shù)據(jù)是二進制，因此讀卡器只是簡單地接收來自卡片的無線電頻率數(shù)據(jù)，將其從無線電頻率翻譯成Wiegand協(xié)議，并將完整的二進制數(shù)據(jù)串發(fā)送給控制器。數(shù)據(jù)0走的是綠線，數(shù)據(jù)1走白線，控制器將兩個字符串結(jié)合成原來的二進制數(shù)據(jù)集。

    控制面板格式設(shè)置

    門禁控制面板的任務(wù)是用來拒絕不符合指定預(yù)定義格式的卡片數(shù)據(jù)。幾乎所有的控制面板都可以使用26-Bit標(biāo)準(zhǔn)格式（除了制造商專有的格式之外）。

    簡單的控制面板可能只使用一到兩種格式，但較精密復(fù)雜的控制面板則具有軟件可配置的功能，并可接受各種不同的格式，甚至有些可以建立用戶定制的格式。一旦某種格式被確定下來，控制面板就被設(shè)定了。感應(yīng)卡必須按照這種設(shè)置的格式來訂購，并且卡片必須進行編程，以符合控制面板的格式，實現(xiàn)正常的運作。

    這種從控制面板到卡片的單向流程安裝信息是有目的的。它使得那些得到感應(yīng)卡而未經(jīng)授權(quán)的人難以知道在哪里以及如何使用它們。甚至那些具有專業(yè)技術(shù)知識和設(shè)備的人也無法肯定地識別出卡片的格式，因為格式信息存儲在控制面板中，而不是卡片中。格式并不是數(shù)字——雖然它們看上去是數(shù)字的形式?？ㄆ瑪?shù)據(jù)只是遵循控制面板的格式。

    以下是訂購卡片的幾個基本信息：

    ·格式名稱：卡片供應(yīng)商可編程提供數(shù)百種現(xiàn)有格式的卡片，沒有默認(rèn)的格式，用戶必須指定他們所要求格式的名稱；
    ·可編程字符段信息：開頭的1-Bit奇偶字符段，緊接著的是8-Bit可編程字符段、16-Bit增量字符段和末尾奇偶校驗位。

    十進制、二進制和十六進制

    雖然日常生活中的數(shù)字大多是基于十進制的，但計算機一直使用二進制算法，每個系列只包含1或0。二進制數(shù)據(jù)通常結(jié)合成方便的4-Bit十六進制，或十六進制單位，稱為“nybbles”。十六進制值顯示為0到F。

    使用十六進制，24-Bit只需通過6個字符來表示。

    (1111) (1111) (1111) (1111) (1111) (1111) 四個比特組合起來稱為

    F F F F F F
    “nybbles”。

    ·設(shè)備代碼255在十六進制中為FF，(15x16)+15=255；
    ·認(rèn)證號碼65,535在十六進制中為FFFF，(15x4096)+(15x256)+(15x16)+15= 65,535。

    <0>由于其緊密的結(jié)構(gòu)，且可直接表示二進制，因此許多控制面板使用的是十六進制算法。