Wiegand韦根卡数据格式

    Wiegand（韦根），这一名词适用于涉及门禁控制系统的读卡器和卡片的许多特性。不幸的是，这个词已被滥用，并且可能引起不必要的困扰。实际上，“Wiegand”的基本含义包括：

    1. 特定的读卡器-卡接口；
    2.特定的二进制读卡器-控制器接口；
    3.电子信号载波数据；
    4.标准的26-Bit二进制卡片数据格式；
    5.电磁效应；
    6.卡片技术。

    在本文中，我们将主要探讨第2项和第4项。

    当消费者们说起“Wiegand格式”时，通常他们指的是一般概念上的安全卡片数据编码。不过，请记住“Wiegand格式”也常常被理解为标准的26-Bit格式，这是一种非常特殊的二进制卡片数据排列。下面列举了一些基本事实：

    ·格式描述的是一个数字所代表的意思，或一个数字是如何被使用的。格式并不仅仅是数字本身；
    ·除了标准的26-Bit之外，比特的数目并不能显示出格式的类型。例如，34-Bit就一共有100多种不同的格式存在；
    ·在一个给定的比特长度内（34-Bit、37-Bit），每个数据元素的大小和位置都可以变化。例如，一个34-Bit格式可能有一个8-Bit的设备代码（facility code），从Bit＃2开始；而另一个34-Bit的设备代码则可能是12-Bit，从Bit＃21开始；
    ·门禁控制面板的性能决定了哪种格式是否可以工作。

    当使用户看到一串数字“19495981699”时，它可能并不代表任何意思。如果某人将其描述为一个美国的电话号码时，那么，它将马上被理解为：949是区号，后面的则是电话号码。对格式的理解，让用户可以对数据进行解码。由于电话公司的交换设备规定了这种格式，因此它总是以(xxx) yyy-zzzz的格式出现。

    电话公司已将这种格式维持了许多年，并在一定的时间内缓慢地在每个组内增加号码。同样，安防设备也拥有类似的格式要求。也就是说，安防行业并不想将格式公开，安防产品公司常常更换格式，来保持产品和系统的保密性，并保证控制器能够理解来自125kHz卡片的数据，而读卡器也能与13.56MHz的卡片和读卡器进行无缝连接。

    标准26-Bit格式

    在卡片格式内，卡片数据已被编程，它是由与门禁控制面板相兼容的数据模式来决定的。所有的HID卡（卡和标签等）都可以通过标准的26-Bit卡片数据格式来进行编程。

    开放式标准26-Bit格式

    开放式格式，意味着任何人都可以购买某一特定格式的HID卡，并且这些特定格式的种类是公开可选的。26-Bit格式就是一个广泛使用的工业标准，并且对所有HID的用户开放。几乎所有的门禁控制系统都接受标准的26-Bit格式，这种格式来自真正的Wiegand 卡技术。

    标准26-Bit卡拥有255个可能的设备代码（facility codes），从1到255。每个设备代码（特征字段）可以有从1到65,535，高达65,535个卡片ID号码。无重复排列可使用的卡片总数为16,711,425张。这种格式的使用没有限制。那些不限制卡片编号重复的卡片供货商没有明文规定这一点。

    大型的卡片供货商，如HID生产和管理着1000多种其它的卡片数据格式，但这些供应商都在共同使用着26-Bit格式这样的基本概念。另外，其它的卡片制造商也在开发独特的、自己的卡片格式。

    标准的26-Bit卡片使用的是二进制编码数据。这种格式如图1所示。其中：

    ·最大设备代码是255，因为如果全部8个设备代码比特都设定为1，就等于十进制255；
    ·最大卡片号码是65,535，因为如果全部16位卡片号码字段比特都设定为1，就等于十进制65,535。

    校验位被用于对传输中的二进制数据的准确性进行简单的质量检测。格式程序的设计者来决定校验位应该是奇数还是偶数。选定的数据位组与一个校验位相组合；整个比特号码的结果应是奇数或是偶数。

    在上面的例子中，开头的校验位（偶数）连接到前面的12个数据位。如果这12个数据位得到的是一个奇数，校验位就被设置为1，使得整个13-Bit得到偶数。最后的13比特也同样地被设置为一个奇数。

    假定格式

    为了进一步阐述格式是如何被组织的，我们再提供下面两个假想的例子。

    在标准26-Bit格式中，可编程字符段被指定为设备代码。递增字符段被称为卡片编号。根据所讨论格式的不同，这些数据分组可以拥有许多不同的名称。在不同的格式中，相同的名称往往代表不同的东西。所以，另一种假想的格式可能如图2所示。

    其中，开头的奇偶校验位可以与数据串的一个子集相关，第二个奇偶校验位则与一个完全不同的子集相关。这种格式也有被称为设备代码和卡片号码的字符段，但如果将其与标准26-Bit卡相比较的话，就会发现这种格式非常的不同，并且可能无法在一个安装有标准26-Bit卡片格式的用户系统上运行。

    创建格式中独特字段名的人也有权分配其名称。再来看图3的假定格式。

    这种格式有三个奇偶校验位，一个5-Bit可编程字符段被称为“工程号码

    （job number）”；一个4-Bit可编程字符段被称为“运行编码（run code）”，一个18-Bit增量字符段被称为“职员号码（employee number）”。

    当从用户那里获取有关格式的信息时，得到他们在可编程区域的准确数值是非常重要的。这些信息是由用户，而不是卡片供应商提供的。

    请注意，用户常常对“设备代码”和“现场码（site code）”两个专业术语感到困惑。有些格式中有被称为“设备代码”的字符段，而其它格式中则被称为“现场码”，还有另外的一些格式中则两个都没有或两个都有。用户在订购卡片时必须使用准确的专业术语。

    为了避免在同一系统中使用重复的卡片号码，用户必须知道现有的卡片编号。

    系统安装商还需要知道格式的名称和指定字符段的信息，以便安装安全面板和注册卡片。事实上，没有这些性能，也是不可能一次性注册卡片的。卡片供应商，如HID，一直保留着每个卡片订单的对应清单，包含卡片格式和所有特定卡片数据的清单。同时，卡片供应商的销售订单和卡片盒子的标签也包含了这些相同的信息。

    Wiegand读卡器-控制器接口

    接口界面定义了两个设备之间如何进行相互之间的通信。以HID的读卡器为例，不同的读卡器使用的是多种已定制完备的工业标准接口，其中包括：

    ·Wiegand（韦根）接口；
    ·串行端口（RS232、RS422、RS485）；
    ·时钟及数据接口（Clock-and-Data，磁条轨道/2）--也被称为 ABA 格式。

    我们将集中关注Wiegand 接口，因为它是卡片门禁控制系统中最先进的工业接口。

    Wiegand接口界面由三条导线组成，称为“数据0”（通常为绿色），"数据1"（通常为白色）和 “data return"（通常为黑色）。当安装商拿到读卡器时，他们希望在读卡器和门禁控制面板的连接点（终端）上都能够看到这三个名称。目前所有的标准型读卡器都提供可选择的Wiegand接口。这三条线负责传送Wiegand数据，也被称为Wiegand信号。

    由于卡片数据是二进制，因此读卡器只是简单地接收来自卡片的无线电频率数据，将其从无线电频率翻译成Wiegand协议，并将完整的二进制数据串发送给控制器。数据0走的是绿线，数据1走白线，控制器将两个字符串结合成原来的二进制数据集。

    控制面板格式设置

    门禁控制面板的任务是用来拒绝不符合指定预定义格式的卡片数据。几乎所有的控制面板都可以使用26-Bit标准格式（除了制造商专有的格式之外）。

    简单的控制面板可能只使用一到两种格式，但较精密复杂的控制面板则具有软件可配置的功能，并可接受各种不同的格式，甚至有些可以建立用户定制的格式。一旦某种格式被确定下来，控制面板就被设定了。感应卡必须按照这种设置的格式来订购，并且卡片必须进行编程，以符合控制面板的格式，实现正常的运作。

    这种从控制面板到卡片的单向流程安装信息是有目的的。它使得那些得到感应卡而未经授权的人难以知道在哪里以及如何使用它们。甚至那些具有专业技术知识和设备的人也无法肯定地识别出卡片的格式，因为格式信息存储在控制面板中，而不是卡片中。格式并不是数字——虽然它们看上去是数字的形式。卡片数据只是遵循控制面板的格式。

    以下是订购卡片的几个基本信息：

    ·格式名称：卡片供应商可编程提供数百种现有格式的卡片，没有默认的格式，用户必须指定他们所要求格式的名称；
    ·可编程字符段信息：开头的1-Bit奇偶字符段，紧接着的是8-Bit可编程字符段、16-Bit增量字符段和末尾奇偶校验位。

    十进制、二进制和十六进制

    虽然日常生活中的数字大多是基于十进制的，但计算机一直使用二进制算法，每个系列只包含1或0。二进制数据通常结合成方便的4-Bit十六进制，或十六进制单位，称为“nybbles”。十六进制值显示为0到F。

    使用十六进制，24-Bit只需通过6个字符来表示。

    (1111) (1111) (1111) (1111) (1111) (1111) 四个比特组合起来称为

    F F F F F F
    “nybbles”。

    ·设备代码255在十六进制中为FF，(15x16)+15=255；
    ·认证号码65,535在十六进制中为FFFF，(15x4096)+(15x256)+(15x16)+15= 65,535。

    <0>由于其紧密的结构，且可直接表示二进制，因此许多控制面板使用的是十六进制算法。