【文章內容簡介】 作模式 ，開始 正常工作 。 機械開關連接時，一旦按下按鍵常常會出現幾次斷續(xù)的通、斷現象 。 為了消除這種現象需要去抖動 ，去抖動的方式包括硬件去抖動和軟件去抖動。 本設計采用硬件去門禁讀卡器功能測試儀設計 8 抖動，在開關旁邊加一個 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）協議是由摩托羅拉公司制定的一種通訊協議，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； 其協議并沒有定義通訊的波特率、也沒有定義數據長度，主要定義了 數據傳輸方式 。 現在應用最多的是 26bit 和 34bit。 韋根數據輸出由二根線組成，分別是 DATA0 和 DATA1，二根線分別將 0 或 1輸出。 如果沒有數據傳輸， DATA0 和 DATA1 兩根線 處于高電平，所以 每根線上 各加一個上拉電阻。如圖 35 所示： 圖 35 韋根通信電路 JTAG 下載電路 JTAG（ Joint Test Action Group 聯合測試行動小組 ） 是一種國際標準測試協議（ IEEE 兼容），主要用于芯片內部測試?，F在多數的高級器件都支持 JTAG協議，如 DSP、 FPGA 器件等。標準的 JTAG 接口是 4 線： TMS、 TCK、 TDI、 TDO，門禁讀卡器功能測試儀設計 9 分別為模式選擇、時鐘、數據輸入和數據輸出線。 現在， JTAG 接口還常用于實現 ISP（ InSystem Programmable 在線編程），對 FLASH 等器件進行編程。 JTAG 編程方式是在線編程，傳統(tǒng)生產流程中先對芯片進行預編程，再燒寫到板上，現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度。 JTAG 接口可對 PSD 芯片內部的所 有部件進行編程 。 IEEE 標準規(guī)定了一個四線串行接口（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，以執(zhí)行邊界掃描功能。在 TDI（測試數據輸入）引線上輸入到芯片中的數據存儲在指令寄存器中或一個數據寄存器中。串行數據從 TDO（測試數據輸出）引線上離開芯片。邊界掃描邏輯由 TCK（測試時鐘）上的信號計時，而且 TMS（測試模式選擇）信號驅動 TAP 控制器的狀態(tài)。 TRST（測試重置）是可選項。根據相關數據手冊中的說明， TRST、 TDI、TMS、 TCK 引腳上需要接一個 10KΩ 的上拉電阻。 JLINK 仿真器通過 JTAG 接口下載程序，不需要改變啟動方式 ，可以直接下載，還可以在線調試，簡單方便。電路如圖 36 所示： 圖 36 JTAG 下載電路 電機控制電路 本設計采用 H 橋驅動電路驅動 130 直流電機。 如圖 37 所示， H 橋式電機驅動電路包括 6 個三極管和一個 130 直流 電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對三門禁讀卡器功能測試儀設計 10 極管。 根據不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過 電機，從而控制電機的轉向。 驅動電機時，保證 H 橋上兩個同側的三極管不會同時導通非常重要。如果三極管Q3 和 Q4 同時導通，那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負極，此時 電路上的電流就可能達到最大值，甚至燒壞三極管?；谏?述原因，在實際驅動電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關，所以需要添加兩個三極管 Q1 和 Q2。 當 A 為高電平 B 為低電平時， Q1 導通 Q2 截止，所以 Q3 截止 Q4 導通、 Q5 導通 Q6 截止 ，所以電流 方向是從電源正極經 三極管 Q5 到電機，再經三極管 Q4 到地。相反，當 A 為低電平 B 為高電平時， Q1 截止 Q2 導通，所以 Q3 導通 Q4 截止、 Q5截止 Q6 導通 ，所以電流方向是從電源正極經三極管 Q3 到電機，再經三極管 Q6 到地。 所以只需改變 A、 B 電平高低 就可以實現電機的正反轉。 電機啟動時電路中的電流會突然增大，會對其它 模塊產生干擾，所以在電源端增加兩個電容 C20 和 C21，使電流緩慢增加，減小對其它模塊的干擾。 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 電機控制電路 主電路設計 主電路的功能是完成對英格索蘭的 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計 11 指示燈和米字型 LED 顯示檢測結果。 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的狀態(tài)， LED3 亮 表示讀卡器被打開了，輸出報警，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行過刷卡， 滅表示沒有刷卡；米字型 LED 用于顯示按鍵的 數字，按鍵測試時，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 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 。 因為要檢測 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 需要通過驅動電路接到外部端口上， 檢測時與其相應的端口相連。 SXG6701K 讀卡器帶有鍵盤，其它型號沒有鍵盤， 需要添加一個型號檢測選擇開關 ，本電路中接到了 PE15 上 ，低電平時不進行鍵盤檢測，高電平時進行鍵盤檢測 。 鍵盤檢測時，將 PA 口的 1 到 7 管腳、 PB0 管腳、 PB1 管腳、 PC4 管腳、 PC5管腳和 PE7 管腳通過驅動電路接到 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器 的相應管腳上，一個管腳對應一個數字，共有 12 個數字或字符， 讀卡器 的相應管腳收到低電平時，會通過韋根通信輸出對應的 二進制按鍵編碼，主電路 收到后會通過米字型 LED 顯示出對應的數字或字符。 讀卡器具有防拆保護，主電路通過控制直流電機使一個 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，則無報警信號。 主電路最重要的是對 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，讀卡器讀取 數據通過韋根通信將 26 位數據發(fā)送到 主電路中，主電路對 26 位韋根數據進行校驗，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，讀卡器讀取數據通過韋根通信將 34 位數據發(fā)送到主電路中，主電路對 34 位韋根數據進行校驗，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計 12 4 軟件設計 軟件的設計是設計控制系統(tǒng)的應用程序。其任務是在整體設計和硬件 設計的基礎上，確定程序結構，分配內 RAM 資源，劃分功能模塊，然后進行主程序和各模塊程序的設計，最后連接起來成為一個完整應用程序，與硬件相結合完成相應功能。 主程序設計 主程序采用模塊化設計，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 每個寄存器和初始化結構體和變量 ， 然后 是 系統(tǒng)自檢 ，確保本測試電路能夠正常工作 ， 之后設置開始按鍵為中斷模式， 為了節(jié)省能耗 系統(tǒng)進入停止模式。當需要工作時，按下 開始鍵 產生中斷 喚醒系統(tǒng)， 系統(tǒng) 進入正常工作模式， 調用 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 ，然后調用電機控制子程序 檢測 讀卡器上的防拆保護功能能否工作 。如果在讀卡器上刷高頻卡或低頻卡則調用高頻卡或 低頻卡校驗子程序 ，校驗從卡上讀取的數據是否正確 。 最后 判斷是否進行按鍵測試，首先 判斷型號選擇開關引腳的電平，若為低電平則測試結束，若為高電平，則調用 按鍵 測試子程序，測試完 進入停止模式，等待下一次測試。 門禁讀卡器功能測試儀設計 13 圖 41 主程序流程圖 系統(tǒng)初始化 系統(tǒng)自檢 開始鍵設為中斷模式 系統(tǒng)進入停止模式 按下開始鍵，喚醒系統(tǒng) 調用測試綠色 LED、紅色 LED 和蜂鳴器子程序 調用退出停止模式子程序 調用電機控制子程序 調用高頻卡或低頻卡校驗子程序 型號選擇開關是高電平？ 按鍵測試 Y N 開始 門禁讀卡器功能測試儀設計 14 系統(tǒng)初始化 在使用一個 GPIO 之前，一般需要對 GPIO 引 腳的時鐘、 引 腳的模式以及速率進行設定。 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、復用功能開漏輸出和復用功能推挽輸出。 IO端口作為輸出時，可以軟件配置端口最大支持的時鐘速率： 10MHz、 2MHz 和 50MHz。 系統(tǒng)初始化包括初始化 4 個 LED 指示燈 和 米字型 LED、初始化電機 控制、初 始化防拆保護引腳、初始化型號選擇開關、初始化韋根通信接口、初始化 檢驗 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 都需要 打開對應端口的時鐘 ， 4個 LED 指示燈、米字型 LED、 按鍵測試、 電機控制 和檢驗讀卡器上的 LED 和蜂鳴器的引腳配置成輸出模式，時鐘速率 設 置 為 50MHz； 防拆保護、型號選擇開關 的引腳設為輸入模式，不需要設置時鐘速率 ； 韋根通信接口的引腳設為中斷模式 ，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 LED 和米字型 LED 初始化防拆保護引腳 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 初始化型號選擇開關 初始化電機控制 返回 開始 門禁讀卡器功能測試儀設計 15 系統(tǒng)自檢 低電平點亮 LED，高電平熄滅 LED。 首先 4 個 LED 和米字型 LED 對應的引腳輸出低電平，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， 通過復用的方式 使其對處理器來說來自 GPIO 的一共有 16 個中斷 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 開始鍵設為中斷模式 返回 4 個 LED 和米字型 LED 對應的引腳輸出低電平 延遲 1 秒 4 個 LED 和米字型 LED 對應的引腳輸出高電平 返回 設置中斷通道、優(yōu)先級 配置中斷源、外中斷線、中斷觸發(fā)方式 打開端口時鐘，引腳設為輸入浮空 啟動中斷 開始 開始 門禁讀卡器功能測試儀設計 16 進入停止模式 停止模式是在 CortexM3 的深睡眠模式基礎上結合了 外設的時鐘控制機制 。 進入停止模式 ： 首先設置 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 通過設置 PWR_CR 中 LPDS 位選擇電壓調節(jié)器模式， 最后 執(zhí)行