CN102999961A - 一种维根码数据的采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于维根码数据的采集方法。包括利用单片机外部中断，直接采集“1”和“0”数据线信息；建立单数据帧收发缓冲器共用体的数据结构；建立数据位之间干扰信号的软件滤波机制；建立缓冲器是否刷新的判别机制，最终实现与维根码时序大体同步的采样控制策略。通过采用本发明的方法可提高数据采集的实时性和准确性，以及系统的抗干扰能力。

Description

一种维根码数据的采集方法

技术领域

本发明涉及一种数据采集方法，特别是涉及一种用于核辐射区域门禁系统维根码数据的采集方法。

背景技术

在门禁、安防、考勤以及与之相关的其他行业中，维根码作为一种读卡设备与上位机之间的通信介质，其应用领域非常广泛。目前,不同厂商生产的各种类型的读卡器和控制器普遍采用单片机作为维根码数据采集和处理核心,通过中断唤醒与普通IO端口配合，采集“1”和“0”数据线信息，并在中断服务程序中完成数据有效性判别、数据解码和存储等任务，最终完成采集控制。由于此类方法要求在中断服务程序中完成复杂的控制任务，而且没有考虑干扰对数据采集的影响，导致数据采集的实时性、准确性不高，抗干扰能力差的问题，不能可靠应用于核辐射区域门禁系统中。除此之外，需要占用定时器等硬件资源完成采样时序匹配，对单片机性能提出了更高的要求，增加了硬件成本。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种高效、可靠、实时性高的维根码数据采集方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的维根码数据采集方法，利用单片机的两个外部中断，且采用下降沿触发中断方式，直接采集“1”和“0”数据线信息；建立单数据帧收发缓冲器共用体的数据结构，该共用体包含略大于或等于单数据帧长度的变量类型；建立数据位之间干扰信号的软件滤波机制，在外部中断服务程序中完成当前数据位是否有效的判别；建立缓冲器是否刷新的判别机制，在等待中断的循环程序段中完成数据是否接收结束的判别。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

利用维根码时序特点，通过数据线下降沿触发外部中断，直接采集“1”和“0”数据线信息，可提高采集的实时性和准确性；通过建立共用体，实现数据采集和数据解码的有效结合，节省了数据解码时间，提高了数据处理速度；通过软件滤波和缓冲器刷新机制，实现了数据位之间和数据帧之间部分干扰信号的滤除，可有效提高采样系统的抗干扰能力。

附图说明

图1为维根码时序图；

图2为采集系统电气原理概略图；

图3表示维根数据输出格式；

图4 为采样控制策略时序图；

图中，Tp-负脉冲宽度    Tw-位发送周期     DATA0-“0”数据线     DATA1-“1”数据线     101-信号调理后的“0”数据线     102-信号调理后的“1”数据线     103-单片机控制系统模块     104-维根码数据发生电路模块     105-信号调理电路模块     106-维根码数据总线     EINT0-单片机外部中断0    EINT1-单片机外部中断1。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1为维根码时序图，当发送“0”数据时，将在DATA0信号线上产生宽度为Tp的负脉冲；发送“1”数据时，将在DATA1信号线上产生宽度为Tp的负脉冲；两条信号线中产生相邻负脉冲的时间间隔为Tw。

如图2所示，为采集系统电气原理概略图，维根码数据发生电路模块104将采集数据打包成维根码格式后，通过维根码数据总线106将数据传送给信号调理电路模块105，该模块将维根码数据总线信号进行电平匹配后接入单片机控制系统103的外部中断中，信号调理后的“0”数据线101接入单片机外部中断0引脚，信号调理后的“1”数据线102接入单片机外部中断1引脚，外部中断配置为下降沿触发方式，实现在信号下降沿及时、准确捕捉两路数据线信息。

图3为本具体实施方式中30位维根码输出格式图，从左向右起，前3位“R”为帧头，8位“I”为地点代码，18位“C”为卡号，最后一位“R”为帧尾。所用单片机系统的开发环境支持C语言，维根码数据包可定义为“共用体”类型变量，是数据采集与发送缓冲区的共用，具体为数据发送缓冲区声明为“unsigned char”型一维数组，元素个数为4，数据采集缓冲区声明为“unsigned long”型变量，占用4个字节内存空间，共32位。数据存储时，按照存储策略使数据采集缓冲区从第0位至第29位分别对应维根码数据格式的相应位，最高2位不用，具体存储策略如下：在数据采集时，根据外部中断有效标志，对数据采集缓冲区变量执行左移1位，最低位补“1”或“0”操作指令，当外部中断0有效时，最低位补“0”，当外部中断1有效时，最低位补“1”，累计左移30位后完成一帧数据包的采集以及按维根码输出格式排布的数据存储。

如图4所示，为采样控制策略时序图，其中位采样时间段K1×Tw与K2×Tw的大小和位置通过软件滤波机制控制，实现位发送周期内，对Tw×(1-K1-K2)时间段中干扰信号的有效抑制，帧采样截至时间段K3×Tw的大小和位置通过缓冲器刷新机制控制，实现对当前数据位是否为数据包最后一位的判别，通过以上两种机制实现了与维根码时序大体同步的采样控制策略，其中K1、K2和K3可根据软硬件系统和实际使用情况灵活调节，本具体实施方式中，各参数设置要求如下：1/4≤K1≤1/2，1/10≤K2≤1/4，2≤k3≤3。

软件滤波机制具体实现方法如下：

通过在等待中断的循环程序段中设置计数变量Tnum，该变量表示相邻外部中断之间的时间间隔，每循环一次计数值加1。当产生外部中断时，在其中断服务程序中判断Tnum值是否满足（1-K1）×Tw≤Tnum≤（1+K2）×Tw，如满足要求将相应数据线有效标志置位，表明当前外部中断捕捉了有效数据位信号，并将Tnum归0，准备计算当前与下一个数据位中断的时间间隔，中断返回后，存储当前数据位。

缓冲器刷新机制具体实现方法如下：

如果Tnum值累计到K3×Tw，表明在不小于2×Tw的时间段内未产生有效数据位中断，一帧数据接收结束，可根据缓冲区指针当前位置，判断是否为有效数据，对数据处理后，缓冲区指针归0，刷新缓冲器。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种维根码数据的采集方法，其特征在于：利用单片机外部中断，直接采集“1”和“0”数据线信息；建立单数据帧收发缓冲器共用体的数据结构；建立数据位之间干扰信号的软件滤波机制；建立缓冲器是否刷新的判别机制，最终实现与维根码时序大体同步的采样控制策略，具体的采集步骤如下：

第一步：通过单片机中的一个外部中断采集“0”数据线信息，中断未触发进入第二步，中断触发后对该数据位进行软件滤波，判断是否为干扰数据，如为有效数据，将该位按预设的存储策略存入数据收发缓冲器中；

第二步：通过单片机中的另一个外部中断采集“1”数据线信息，中断未触发进入第三步，中断触发后对该数据位进行软件滤波，判断是否为干扰数据，如为有效数据，将该位按预设的存储策略存入数据接收缓冲器中；

第三步：相邻外部中断时间间隔变量增加一个步进值； 

第四步：通过缓冲器刷新机制判断是否采集结束，如结束，对采集数据进行预处理后刷新缓冲器；

第五步：重复第一步。

2.根据权利要求1所述的维根码数据的采集方法，其特征在于：所述的单片机外部中断为下降沿触发方式，数量为两个。

3.根据权利要求1所述的维根码数据的采集方法，其特征在于：所述的共用体中包含略大于或等于单数据帧长度的变量类型。

4.根据权利要求1所述的维根码数据的采集方法，其特征在于：所述的软件滤波机制，在外部中断服务程序中完成当前数据位是否有效的判别。

5.根据权利要求1所述的维根码数据的采集方法，其特征在于：所述的缓冲器刷新机制，在等待中断的循环程序段中完成数据是否接收结束的判别。

Images