【文章內(nèi)容簡介】 作模式 ，開始 正常工作 。 機(jī)械開關(guān)連接時(shí)，一旦按下按鍵常常會(huì)出現(xiàn)幾次斷續(xù)的通、斷現(xiàn)象 。 為了消除這種現(xiàn)象需要去抖動(dòng) ，去抖動(dòng)的方式包括硬件去抖動(dòng)和軟件去抖動(dòng)。 本設(shè)計(jì)采用硬件去門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 8 抖動(dòng)，在開關(guān)旁邊加一個(gè) 104 電容。如圖 34 所示： 圖 34 開始按鍵電路 韋根通信電路 Wiegand（韋根）協(xié)議是由摩托羅拉公司制定的一種通訊協(xié)議，它適用于涉及門禁控制系統(tǒng)的讀卡器和卡 片的許多特性； 其協(xié)議并沒有定義通訊的波特率、也沒有定義數(shù)據(jù)長度，主要定義了 數(shù)據(jù)傳輸方式 。 現(xiàn)在應(yīng)用最多的是 26bit 和 34bit。 韋根數(shù)據(jù)輸出由二根線組成，分別是 DATA0 和 DATA1，二根線分別將 0 或 1輸出。 如果沒有數(shù)據(jù)傳輸， DATA0 和 DATA1 兩根線 處于高電平，所以 每根線上 各加一個(gè)上拉電阻。如圖 35 所示： 圖 35 韋根通信電路 JTAG 下載電路 JTAG（ Joint Test Action Group 聯(lián)合測試行動(dòng)小組 ） 是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議（ IEEE 兼容），主要用于芯片內(nèi)部測試?，F(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持 JTAG協(xié)議，如 DSP、 FPGA 器件等。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線： TMS、 TCK、 TDI、 TDO，門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 9 分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。 現(xiàn)在， JTAG 接口還常用于實(shí)現(xiàn) ISP（ InSystem Programmable 在線編程），對(duì) FLASH 等器件進(jìn)行編程。 JTAG 編程方式是在線編程，傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)編程，再燒寫到板上，現(xiàn)在簡化的流程為先固定器件到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進(jìn)度。 JTAG 接口可對(duì) PSD 芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行編程 。 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)四線串行接口（第五條線是可選的），該接口稱作測試訪問端口（ TAP），用于訪問復(fù)雜的集成電路（ IC），例如微處理器、 DSP、 ASIC和 CPLD。除了 TAP 之外，混合 IC 也包含移位寄存器和狀態(tài)機(jī)，以執(zhí)行邊界掃描功能。在 TDI（測試數(shù)據(jù)輸入）引線上輸入到芯片中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在指令寄存器中或一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中。串行數(shù)據(jù)從 TDO（測試數(shù)據(jù)輸出）引線上離開芯片。邊界掃描邏輯由 TCK（測試時(shí)鐘）上的信號(hào)計(jì)時(shí)，而且 TMS（測試模式選擇）信號(hào)驅(qū)動(dòng) TAP 控制器的 狀態(tài)。 TRST（測試重置）是可選項(xiàng)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)手冊中的說明， TRST、 TDI、TMS、 TCK 引腳上需要接一個(gè) 10KΩ 的上拉電阻。 JLINK 仿真器通過 JTAG 接口下載程序，不需要改變啟動(dòng)方式 ，可以直接下載，還可以在線調(diào)試，簡單方便。電路如圖 36 所示： 圖 36 JTAG下載電路 電機(jī)控制電路 本設(shè)計(jì)采用 H 橋驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng) 130 直流電機(jī)。 如圖 37 所示， H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括 6 個(gè)三極管和一個(gè) 130 直流 電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 10 極管。 根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右 或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證 H 橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要。如果三極管Q3 和 Q4 同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極，此時(shí) 電路上的電流就可能達(dá)到最大值，甚至燒壞三極管?；谏?述原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)，所以需要添加兩個(gè)三極管 Q1 和 Q2。 當(dāng) A 為高電平 B 為低電平時(shí)， Q1 導(dǎo)通 Q2 截止，所以 Q3 截止 Q4 導(dǎo)通、 Q5 導(dǎo)通 Q6 截止 ，所以電流 方向是從電源正極經(jīng) 三極管 Q5 到電機(jī)，再經(jīng)三極管 Q4 到地。相反，當(dāng) A 為低電平 B 為高電平時(shí) ， Q1 截止 Q2 導(dǎo)通，所以 Q3 導(dǎo)通 Q4 截止、 Q5截止 Q6 導(dǎo)通 ，所以電流方向是從電源正極經(jīng)三極管 Q3 到電機(jī)，再經(jīng)三極管 Q6 到地。 所以只需改變 A、 B 電平高低 就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電路中的電流會(huì)突然增大，會(huì)對(duì)其它 模塊產(chǎn)生干擾，所以在電源端增加兩個(gè)電容 C20 和 C21，使電流緩慢增加，減小對(duì)其它模塊的干擾。 R 3 51KR 3 31KR 3 21KABR 3 41K+ 3 .3VQ1N P N 8 050Q2N P N 8 050Q3N P N 8 050Q4P N P 85 50Q6P N P 85 50D141 48D341 48D241 48D441 48Q5N P N 8 050C 2 010 4+C 2 110 uF / 1 6VM1 2M1M O T O R 圖 37 電機(jī)控制電路 主電路設(shè)計(jì) 主電路的功能是完成對(duì)英格索蘭的 SXG系列 CPU智能卡讀卡器 的檢測， 通過 LED門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 11 指示燈和米字型 LED 顯示檢測結(jié)果。 主電路上 帶有 顯示接口 ，用于指示工作狀態(tài)。 電源指示燈用于指示主電路接通電源 ； 工作狀態(tài)指示燈 LED1 用于指示低頻卡的刷卡狀態(tài) ， LED1 亮表示 低頻卡 刷卡成功，滅表示刷卡失??；工作狀態(tài)指示燈 LED2 用于指示 高 頻卡的刷卡狀態(tài)， LED2 亮表示 高頻卡 刷卡成功，滅表示刷卡失敗； 工作狀態(tài)指示燈 LED3 用于指示 SXG 系列智能卡讀卡器的防拆開關(guān)的狀態(tài)， LED3 亮 表示讀卡器被打開了，輸出報(bào)警，滅表示讀卡器未被打開；工作狀態(tài)指示燈 LED4 用于指示 高頻卡或低頻卡是否存在， LED4亮表示高頻卡或低頻卡進(jìn)行過刷卡， 滅表示沒有刷卡；米字型 LED 用于顯示按鍵的 數(shù)字，按鍵測試時(shí)，按 0 到 9 則顯示 0 到 9，按 “ *”則顯示“ A”，按“ ”則顯示“ B” 。 電路原理圖如圖 附錄 1 所示， 4 個(gè) LED 指示燈接在 PE 口的 0 到 3 管腳上， 米字型 LED 接到 PA 口的 8 到 12 管腳、 PC 口的 6 到 9 管腳和 PD 口的 9 到 15 管腳 。 因?yàn)橐獧z測 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器上的紅色 LED、綠色 LED 和蜂鳴器是否正常 ，所以 PB 端口的 12 到 14 管腳 需要通過驅(qū)動(dòng)電路接到外部端口上， 檢測時(shí)與其相應(yīng)的端口相連。 SXG6701K 讀卡器帶有鍵盤，其它型號(hào)沒有鍵盤， 需要添加一個(gè)型號(hào)檢測選擇開關(guān) ，本電路中接到了 PE15 上 ，低電平時(shí)不進(jìn)行鍵盤檢測，高 電平時(shí)進(jìn)行鍵盤檢測 。 鍵盤檢測時(shí)，將 PA 口的 1 到 7 管腳、 PB0 管腳、 PB1 管腳、 PC4 管腳、 PC5管腳和 PE7 管腳通過驅(qū)動(dòng)電路接到 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器 的相應(yīng)管腳上，一個(gè)管腳對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字，共有 12 個(gè)數(shù)字或字符， 讀卡器 的相應(yīng)管腳收到低電平時(shí)，會(huì)通過韋根通信輸出對(duì)應(yīng)的 二進(jìn)制按鍵編碼，主電路 收到后會(huì)通過米字型 LED 顯示出對(duì)應(yīng)的數(shù)字或字符。 讀卡器具有防拆保護(hù)，主電路通過控制直流電機(jī)使一個(gè) 面板遮擋讀卡器上的防拆孔，工作狀態(tài)指示燈 3 亮說明被拆開了，移開面板，工作狀態(tài)指示燈3 滅，則無報(bào)警信號(hào)。 主電路最重要的 是對(duì) SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器 的高頻卡和低頻卡的檢測， 主電路上的韋根通信接口接到 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器 上， 用戶刷低頻卡時(shí)，讀卡器讀取 數(shù)據(jù)通過韋根通信將 26 位數(shù)據(jù)發(fā)送到 主電路中，主電路對(duì) 26 位韋根數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，如果正確， 工作狀態(tài)指示燈 LED1 和 LED4 亮 1 秒 。 用戶刷高頻卡時(shí)，讀卡器讀取數(shù)據(jù)通過韋根通信將 34 位數(shù)據(jù)發(fā)送到主電路中，主電路對(duì) 34 位韋根數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，如果正確，工作狀態(tài)指示燈 LED2 和 LED4 亮 1 秒。 刷低頻卡和高頻卡沒有先后順序。 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 12 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。其任務(wù)是在 整體設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi) RAM 資源，劃分功能模塊，然后進(jìn)行主程序和各模塊程序的設(shè)計(jì)，最后連接起來成為一個(gè)完整應(yīng)用程序，與硬件相結(jié)合完成相應(yīng)功能。 主程序設(shè)計(jì) 主程序采用模塊化設(shè)計(jì)，流程圖如圖 41 所示。 從 流程圖可以 看出，主程序的組成是通過分別調(diào)用各子程序組成總體系統(tǒng)功能，能很直觀的看出主程序所要完成的功能， 系統(tǒng)上電后 首先是 系統(tǒng)初始化 ，配置 每個(gè)寄存器和初始化結(jié)構(gòu)體和變量 ， 然后 是 系統(tǒng)自檢 ，確保本測試電路能夠正常工作 ， 之后設(shè)置開始按鍵為中斷模式， 為了節(jié)省能耗 系統(tǒng)進(jìn)入停止模式。當(dāng)需 要工作時(shí)，按下開始鍵 產(chǎn)生中斷 喚醒系統(tǒng)， 系統(tǒng) 進(jìn)入正常工作模式， 調(diào)用 LED 和蜂鳴器測試子程序測試 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器 上的 綠色 LED、紅色 LED 和蜂鳴器 能否正常工作 ，然后調(diào)用電機(jī)控制子程序 檢測 讀卡器上的防拆保護(hù)功能能否工作 。如果在讀卡器上刷高頻卡或低頻卡則調(diào)用高頻卡或 低頻卡校驗(yàn)子程序 ，校驗(yàn)從卡上讀取的數(shù)據(jù)是否正確 。 最后 判斷是否進(jìn)行按鍵測試，首先 判斷型號(hào)選擇開關(guān)引腳的電平，若為低電平則測試結(jié)束，若為高電平，則調(diào)用 按鍵 測試子程序，測試完 進(jìn)入停止模式，等待下一次測試。 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 13 圖 41 主程序流程圖 系統(tǒng)初始化 系統(tǒng)自檢 開始鍵設(shè)為中斷模式 系統(tǒng)進(jìn)入停止模式 按下開始鍵，喚醒系統(tǒng) 調(diào)用測試綠色 LED、紅色 LED和蜂鳴器子程序 調(diào)用退出停止模式子程序 調(diào)用電機(jī)控制子程序 調(diào)用高頻卡或低頻卡校驗(yàn)子程序 型號(hào)選擇開關(guān)是高電平？ 按鍵測試 Y N 開始 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 14 系統(tǒng)初始化 在使用一個(gè) GPIO 之前，一般需要對(duì) GPIO 引 腳的時(shí)鐘、 引 腳的模式以及速率進(jìn)行設(shè)定。 STM32 的 IO 口可以由軟件配置成 8 種模式：模擬輸入、輸入浮空、輸入下拉、輸入上拉、開漏輸出、推挽輸出、復(fù)用功能開漏輸出和復(fù)用功能推挽輸出。 IO端口作為輸出時(shí)，可以軟件配置端口最大支持的時(shí)鐘速率： 10MHz、 2MHz 和 50MHz。 系統(tǒng)初始化包括初始化 4 個(gè) LED 指示燈 和 米字型 LED、初始 化電機(jī) 控制、初始化防拆保護(hù)引腳、初始化型號(hào)選擇開關(guān)、初始化韋根通信接口、初始化 檢驗(yàn) 讀卡器 上的 LED 和蜂鳴器 的引腳 和初始化按鍵測試 。初始化時(shí) 都需要 打開對(duì)應(yīng)端口的時(shí)鐘 ， 4個(gè) LED 指示燈、米字型 LED、 按鍵測試、 電機(jī)控制 和檢驗(yàn)讀卡器上的 LED 和蜂鳴器的引腳配置成輸出模式，時(shí)鐘速率 設(shè) 置 為 50MHz； 防拆保護(hù)、型號(hào)選擇開關(guān) 的引腳設(shè)為輸入模式，不需要設(shè)置時(shí)鐘速率 ； 韋根通信接口的引腳設(shè)為中斷模式 ，輸入上拉，下降沿觸發(fā) 。 如圖 42 所示： 圖 42 系統(tǒng)初始化 流程圖 初始化 4 個(gè) LED 和米字型 LED 初始化防拆保護(hù)引腳 初始化韋根通信接口 初始化按鍵測試的引腳 初始化綠色 LED、 紅色 LED 和蜂鳴器 初始化型號(hào)選擇開關(guān) 初始化電機(jī)控制 返回 開始 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 15 系統(tǒng)自檢 低電平點(diǎn)亮 LED，高電平熄滅 LED。 首先 4 個(gè) LED 和米字型 LED 對(duì)應(yīng)的引腳輸出低電平，然后延遲 1 秒，最后輸出高電平。 如圖 43 所示： 圖 43 系統(tǒng)自檢流程圖 開始鍵設(shè)為中斷模式 STM32 的所有 GPIO 管腳都可以作為中斷輸入源， 通過復(fù)用的方式 使其對(duì)處理器來說來自 GPIO 的一共有 16 個(gè)中斷 Px[15:0]。 開始鍵接在 PE14 上，所以中斷是外中斷線 14。如圖 44 所示： 圖 44 開始鍵設(shè)為中 斷模式 返回 4 個(gè) LED 和米字型 LED 對(duì)應(yīng)的引腳輸出低電平 延遲 1 秒 4 個(gè) LED 和米字型 LED 對(duì)應(yīng)的引腳輸出高電平 返回 設(shè)置中斷通道、優(yōu)先級(jí) 配置中斷源、外中斷線、中斷觸發(fā)方式 打開端口時(shí)鐘，引腳設(shè)為輸入浮空 啟動(dòng)中斷 開始 開始 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計(jì) 16 進(jìn)入停止模式 停止模式是在 CortexM3 的深睡眠模式基礎(chǔ)上結(jié)合了 外設(shè)的時(shí)鐘控制機(jī)制 。 進(jìn)入停止模式 ： 首先設(shè)置 CortexM3 系統(tǒng)控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位，清除 電源控制寄存器 (PWR_CR)中的 PDDS 位，然后 通過設(shè)置 PWR_CR 中 LPDS 位選擇電壓調(diào)節(jié)器模式， 最后