陈　峰　刘　明　刘远峰　文张斌

摘要：介绍了一种GPRS无线射频考勤机设计方法。将华为GTM900B无线模块与HID读卡器统一于ARM微处理器硬件平台，可满足大范围分散地域的统一考勤需求。在此基础上，设计了可兼容WEIGAND26和WEIGAND34协议的读卡程序、GPRS无线通信程序和其它软件。在分散于湛江地区的多个移动营业厅实地应用表明，该设备读卡正确率高、响应快，数据存储和无线传输稳定可靠。

关键：GPRSARM射频考勤机WIEGAND

0引言

为了实现先进的“扁平化”管理，现代大公司往往谋求建立公司级别的统一考勤制度。然而，对于企业员工散布于大范围地域的大公司来说，现行的有线考勤系统往往存在网络结构复杂，统一考勤系统构建困难等诸多难题。

本文将GPRS无线网络单元与射频接收端统一于ARM7微处理器平台，设计了基于ARM的GPRS无线射频考勤机，可有效满足分散地域的大范围统一考勤需求。

1基于ARM的GPRS无线射频考勤机系统硬件结构设计

系统结构由ARM微处理器、HID设频模块、GPRS无线模块、外部实时时钟和考勤记录存储单元五部分组成。考虑到开发周期、系统稳定性等问题，ARM微处理器采用西门子LPC2214微处理器芯片，HID射频模块采用成熟的ProcPoint公司6005B型HID读卡器，GPRS无线模块采用华为GTM9DOB内嵌TCP/IP协议无线通信模块。考虑到系统结构见图1。考虑到准确计时和批量保存考勤数据的需要，扩展了12C总线的外部时钟芯片1337和采用备用电池供电的外部静态ROM存储单元CY62157ESL。

1.1 GPRS无线模块相关电路设计GPRS模块选用华为GTM900B带TPC/IP协议的无线模块。该无线模块是一款三频段GSM/GPRS无线模块，支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能。

由于该模块通过RS232接口实现与主机的通信，因此选用了SP3243E作为232电平的转换芯片。其接口电路见图2。图中左侧所接电路为无线通信模块的RS232接口，右侧电路接入LPC2214微处理器芯片串口1相关管脚。

1.2基于WEIGAND协议的射频读卡器接口电路设计HID射频模块采用成熟的ProcPoint公司6005B型HID读卡器。该读卡器输出信号支持WEIGAND26和WEIGAND34协议。

电路设计中，将LPC2214的P0.16和P0.20多路复用管脚功能设置为外部中断0和外部中断3，采用外部中断的方式实现对6005B型HID读卡器DATA0和DATAl路数据每次读卡过程26个或34个脉冲信号的采集。由于HID读卡器输出为标准TTL电平，ARM微处理器为低功耗CMOS电平，该处使用了74LV×4245电平转换芯片，将5V标准输入转换为3.3V。

接口电路见图3。图中左侧最上端两个管脚为LPC2214的输入管脚，通过对74LV×4245的22脚接低电平实现输入电压转换。

2基于ARM的GPRS无线射频考勤机系统软件结构设计

软件系统主要围绕稳定可靠的GPRS无线通信和兼容WEIGAND26和WEIGAND34协议的读卡识别两方面展开。

2.1 GPRS无线通信软件结构设计整个软件体系如图4所示，首先启动μc/OS—Ⅱ系统，建立主任务，进行串口等的初始化，然后通过串口信号线驱动Modem，AT指令集进行一系列Modem参数设置，并拨号到GGSN，新建PPP任务进行数据链路层和网络层的协商，得到IP，完成上网过程。此时可以建立发送数据任务，作为客户端向网络主机发送建立TCP连接请求，经过2次握手成功后，双方TCP连接状态都到达ESTABUSH(建立连接)状态，此时便可以将搜集到的数据(此处传送利用压力传感器采集到的人的心率数据)通过套接字传输回网络主机，完成传输任务。接下来可以结束任务或等待下一次采集数据时间到，再次进行传输。

2.2兼容WEIGAND26和WEIGAND34协议的HID射频读卡识别软件设计WEIGAND(韦根)协议在数据的传输中只需两条数据线，一条为DATA0，另一条为DATA1。协议规定，两条数据线在无数据时均为高电平，如果DATA0为低电平代表数据0，DATA1为低电平代表数据1(低电平信号低于1V，高电平信号大于4V)。两个脉冲间的时间间隔在200μs到20ms之间。

韦根26位输出格式：

E ×××××××××××××××××××××××××××××0

其中，第1位E表示前12BIT偶校验码，最后1位0表示后12BIT奇校验码，第2位到第9位为区域码，第10位到第25位为卡号。以上数据从左至右顺序发送。高位在前。韦根34与韦根26的区别在于区域码由8位扩展到16位，首尾的校验码均为16位而不是12位校验码。

考虑到现有HID员工卡多为WEIGAND26

和WEIGAND34两种格式，本文设计了可兼容两种协议的读卡程序。

程序流程见图5。采用捕捉外部中断的方式对DATA0和DATA1的脉冲计数，同时记录脉冲间隔时间。当脉冲间隔时间＞30ms时，认为一次读卡过程结束。若脉冲数等于26或34，作为WEIGAND26卡或WEIGAND34卡处理，记录卡号和读卡时间；否则，丢弃数据，通过显示屏和喇叭发出刷卡失败报警信息，提示考勤人员重新刷卡。

3系统应用

系统于2008年7月投入试运行，并与2008年8月通过验收。从试用结果看来，该考勤机对WEIGAND26和WEIGAND34协议的不同种类HID卡均可正确识别，读卡响应快，数据存储和无线传输稳定可靠。

图6为散布于湛江地区80个移动营业厅考勤机15天(21600分钟)实际运行在线率统计结果。从图中可看出，除56号机等处于偏远地区，经实际测试无线信号很弱的考勤机掉线时间较长外，90％的考勤机在线率达90％以上，系统运行稳定可靠。

参考文献：

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