原创 一种简便的ID卡曼彻斯特解码方法

我这里介绍的是常用的125KHz的ID卡。ID卡内固化了64位数据，由5个区组成：9个引导位、10个行偶校验位“PO～P9′’、4个列偶校验位“PC0～PC3”、40个数据位“D00～D93”和1个停止位S0。9个引导位是出厂时就已掩膜在芯片内的，其值为“111111111”，当它输出数据时，首先输出9个引导位，然后是10组由4个数据位和1个行偶校验位组成的数据串，其次是4个列偶校验位，最后是停止位“0”。“D00～D13”是一个8位的晶体版本号或ID识别码。“D20～D93”是8组32位的芯片信息，即卡号。注意校验位都是偶校验，网上有些资料写的是奇校验，很明显是错的，如果是奇校验的话，在一个字节是FF的情况下，很容易就出现9个1，这样引导位就不是唯一的了，也就无法判断64位数据的起始位了。

数据结构如下图：

我读的一个ID卡数据是111111111 10001 00101 00000 00011 00000 01010 00000 11011 00110 01100 01100，对应的ID卡号是01050d36。

ID卡数据采用曼彻斯特编码，1对应着电平下跳，0对应着电平上跳。每一位数据的时间宽度都是一样的（1T）。由于电路参数的差别，时间宽度要实际测量。解码芯片采用U2270B，单片机采用89S52。U2270B的输出脚把解码得到的曼彻斯特码输出到89S52的INT脚。在89S52的外部中断程序中完成解码。

在没有ID卡在读卡器射频范围内时，U2270B的输出脚会有杂波输出，ID卡进入读卡器射频范围内后，会循环发送64位数据，直到ID卡离开读卡器的有效工作区域。

根据ID卡的数据结构，64位数据的最后一位停止位是0。最开始的9位引导位是1，可以把0111111111做为引导码。也就是说在ID卡进入读卡器工作范围后，丢掉ID卡发送的第一个64位码，检测最后1位0，然后检测ID卡发送的第2个64位码的9个引导码111111111，引导码检测成功后，解码剩余的55位码。得到ID卡的数据。然后丢掉ID卡发送的第3个64位码，检测第3个64位码的最后1位0，再检测ID卡发送的第4个64位码。这样连续3次检测到同一个码，就认为解码到了正确的ID卡号。

之所以要丢掉ID卡发送的第一个64位数据，是因为U2270B在没有ID卡刷卡时，也会输出波形到89S52的INT脚，这样将无法判断ID卡数据的头码。从第2个码开始解码能确保检测的头码正确。丢掉第3个码的原因是在检测第2个码时，最后一位停止位也被解码，那么就不能采用0111111111来检测第3个码了，只能检测第3个码的最后1位0，再解码第4个码。

下面详细介绍解码原理，程序中要用到的变量定义如下：
Bit_over:为0，表示1位数据处理完，为1，表示当前处于数据位的跳变处。
Head_start：检测到头码0时，把head_start置1，然后连续检测到8次下降沿时间间隔大于0.75T，小于1.25T，并且head_start为1，置位头码标志head_flag。Head_start的作用就是保证是连续检测到0111111111。
Head_flag：头码标志，检测到0111111111后置1。
Prev_bit：保存当前数据位的值，下一位数据的值要根据当前位的值来判断。
Pulse_width：16位数据，保存INT脚两次下降沿之间的时间间隔。
Bit_cnt：检测完头码后，每次检测5位数据，也就是一行。
Row：行数，不包括头码，总共11行，用来判断64位数据是否接收完。
Buff[11]：缓冲区，用来保存接收的11行数据。每个数据只有低5位有效。
Id_data[11]：保存缓冲区的11个数据，进行校验，得到ID卡号。

头码检测

外部中断设置成下降沿中断，在外部中断函数中，用T1来计算两次下降沿的时间间隔。从上图可以看到，64位为0,1位为1,64到1两次下降沿之间的间隔大于0.75T，小于1.25T，认为检测到数据0-1的变化。这时置标志位head_start为1，然后连续检测到8次下降沿间隔时间大于0.75T，小于1.25T，且head_start为1，认为检测到了0111111111，这时置头码标志head_flag，因为这时下降沿在数据1的电平跳变处，数据1还没接收完，把bit_over置1，prev_bit置1。

数据位检测

分析曼彻斯特码，有以下5种情况，其它情况下是错误码。

Bit_over = 1时，也就是进入下降沿中断时，上一位的数据没处理完

1、

（两次下降沿时间间隔1T）

Bit_over=1时，x=1T，bit_cnt+1，当前位为1，bit_over仍为1。

2、

（两次下降沿时间间隔1.5T）

Bit_over=1时，x=1.5T，bit_cnt+1，当前位为0，bit_over变为0。

3、

（两次下降沿时间间隔2T）

Bit_over =1时，x=2T，bit_cnt+2，一次接收2位数据，第1位数据与上一位值相反，第2位数据与上一位值相同，bit_over仍为1。

Bit_over=0时，有2种情况

4、

（两次下降沿时间间隔1T）

Bit_over = 0时，x = 1T，bit_cnt+1,当前位与上一位值相同，bit_over仍为0。

5、

（两次下降沿时间间隔1.5T）

Bit_over=0时，x=1.5T，bit_cnt+2，一次接收2位数据，第1位值与上一位值相同，第2位值与上一位值相反，bit_over变为1。

解ID卡码我想了好几天，也和网上的解码方法对比了下，觉得采用这种解码方法程序量很少，也不会占用很多硬件资源，是一种很简便的方法。如果大家有更好的方法，可以一起讨论。