4 磁卡的磁道及ABA编码
根据ISO有关标准规定，磁卡或存折上的磁条划分为3个磁道．第2道数据标准最初由ABA规定，第2磁道上记录信息包含SS、PAN、FS、ADATA、ES和LRC等6项内容．其中，SS为起始标志，其代码0BH；PAN为主帐号；FS为域分隔符0DH；ADATA为附加数据；ES为结束标志，其代码0FH；LRC为纵向冗余校验字符，低4位分别是从SS到ES各字符的值按位异或操作的结果．具体应用时可根据实际情况做些修改，在本模块中用RFID卡的序列号取代PAN，无需FS域和ADATA域．在SS之前及LRC之后都增加若干同步时钟．
ISO有关标准还规定了该磁道编码字符集(表1)．
表1 第2道数据编码字符集
表1中各字符编码由BCD码(4位二进制数)另加1位奇校验表示，即用P、B3、B2、B1、B0表示1个十进制位或控制／标志符，且P+ B3+B2+B1+B0=1．如ES(结束标志)的代码是0FH，加了校验的BCD码则为1FH，对应的字符是‘?’．
刷卡时按上述规定解码磁卡信息，各字符的装配顺序由低位到高位．这需要磁头、放大整形电路、时钟与数据分离解码电路(可用专门电路或软件解码)，解码后由3根信号线CLK、DATA和／CLD 把信息传递给有关处理单元进行解释处理．本模块并不需要解码磁卡信息，但是要求仿真ABA磁卡信息，并由CLK、DATA、／CLD信号线输出．3根信号线的用途如下．(1)CLK(CLOCK)同步时钟信号，1个周期对应1位二进制．(2)DATA数据输出端，在各CLK周期中间位置之前，确定其输出电平．若发送“0”，则DATA置为高；反之，发送“1”则DATA置为低．(3)／CLD(CARD LOAD)，有效(低电平)时表示已检测到磁卡，正在刷卡．接收处理单元应做好接收准备．它必须比CLK、DATA先有效，后撤消．
手工刷卡速度范围一般是10—120 cm·s-1，对应的CLK周期变化范围很大．为了便于后续处理，仿真输出可取一个稳定的较大值，满足绝大多数应用系统的要求，因此，本模块设定为3 ms．
5 模块的软件设计
参照图1，U2270B接收114001的信息，并通过U2270B的Output脚把解调的数据输出给AT89C2051 进行解码．AT89C2051除了对H4001卡信息解码，还需进行二进制到十进制数据转换，仿真ABA编码格式输出数据等．本文介绍AT89C2051软件核心部分的设计思路和程序流程．
5．1 H4001输出的64位数据的解码
参照图2的Manchester编码，其解码方法如下：在每个位时钟周期的中间位置检测电平的变化情况，如果检测到电平由低变高则该位解码为“0”；反之，电平由高变低则解码为“1”．若未发生变化则视为信号异常进行出错处理．
这里存在如何检测、界定时钟周期的起始位置、中间位置问题，各种卡的做法并不一致．H4001没有专门的硬同步信号，不能检测特殊信号作为起始标志，而是规定64位数据位的前9位固定为全“1”，最后1位设定为“0”，作为起始和结束标志或设定为同步信息．分析连续的若干位“1”和连续若干位“0”，其波形非常相似，所以实际解码时，应该先检测到1位“0”，再接着检测连续的9位“1”，那么可以肯定，后续的54 个信息位便是40位真正的数据和14位相关的奇偶校验位，有关数据排列顺序见文献[4]．可以想象，这里不应该实际上也不可能再次出现1位“0”后跟随连续的9位“1”．接下来是最后1位，必须是“0”，如此继续下一循环，否则便是出错．为了提高效率，可以在循环内边检测校验，边解码保存H4001卡的信息，其程序流程如图4所示
图4未对解码得到的40位二进制(BIN)数据进一步分解．其中前8位是客户标识代码，用于区别不同的系或客户；后32位表示该卡的序列号，一般需要转换为l0 位的十进制数．例如，在该模块上检测到某卡的64位二进制数据串如下：111111111 00011 10001 00000 00000 10010 10100 00000 10111 10010 0001l 1001 0．其中最先出现的是起始标志9位“1”，然后l0组5位的数据，各组的最后1位是本组的偶校验码(从实际解码得到的数据看，它们都是正确的)，接着的1组4位数据“1001”是这l0组数据的纵向冗余校验码(LRC)或偶校验码，最后1组是1位的结束标志“0”．第1组、第2组数据“0001”、“1000”(剔除校验码，下同)代表客户编号或版本号，第3组到第1O组数据是以二进制表示的本卡号：0000 0000 1001 1010 0000 1011 1001 0001(高位在先)，转换成十进制，得到的序列号是0010095505．再分别计算这l0组第1，2，3，4位的偶校验码，应该分别是1，0，0，1，正好是解码得到的LRC．所以，这64位数据串是正确读出的0010095505号H4001 RFID卡上数据．
5．2 仿真ABA格式磁卡的解码输出
在得到l0位十进制的序列号后再仿真ABA磁卡格式数据输出．先把每1位十进制数位以BCD码再加1位奇校验码表示(统称字符)，输出时在这些表示序列号的字符前后还需增加其他附加字符或代码，用作同步信号、起止标志、校验码．典型的输出卡号的程序流程如图5所示．
无数据输出时，／CLD信号应一直为高电平，检测到正确卡号后准备发送数据时把它置低，并维持到发送过程结束；CLK信号线在延时3—5 ms后开始以设定的频率发出占空比为50％ 的方波(时钟)，直到全部发送完毕；DATA在具体数据的前后，要发送5位以上“0”，作为同步信号，起始标志0BH(加校验位，发送顺序ll010)，数据之后发送结束标志0FH(加校验位，发送顺序11 1 11)，5位LRC，还有5位以上“0”．⋯0’的表示方法是在CLK上半周结束前，把DATA线置高，一直维持到下一CLK周期；“1”则是在CLK上半周结束前，把DATA线置低，一直维持到下一CLK周期．
6 结束语
根据上述方案设计的模块能较好地读取H4001的信息并仿真ABA磁卡格式输出数据(卡号)．在调试过程中发现，即使卡片没有进人模块发送与接收的有效区域，或者说模块未真正收到H4001的信息，在U2270B的OUTPUT端也偶有信号输出，但是没什么规律；在卡片进人有效区后，信号渐渐变得有规律，信号周期接近标准的512信号．在判断“O1”信号时一定要确认其周期在512左右，如果不合则应舍去，继续等待，直到检测出满足符合周期要求的“O1”才开始接着往下解码，提取数据．
另外，不排除在接收过程中由于干扰等因素造成错误．由于H4001不断循环发送64位卡内信息，因此，可以直接放弃本循环的解码与转换，而等待下一轮(相隔约33 ms)再进行解码与转换．这样牺牲33 ms时间换取低误码率、漏码率，整体性能远超出磁卡阅读器．这种模块实现方案性能可靠，具有高性价比，完全满足应用需求．
