门禁的大脑--门禁控制器5、门禁控制器的通讯方式1

门禁控制器就是大脑**，需要发送各种命令，需要与上级通讯，接收管理中心的指令，需要接收从读卡器传来的读卡数据，需要给电锁下命令，需要接收按钮传来的开关信号，还有各种报警器的信号，就需要不同的通讯方式和通讯协议，就像是电报密码一样，一方面写密码，把指令或者数据发送出去，一方面破译密码，接收发送来的数据和指令。

不同厂家的门禁控制器与读卡器之间有不同的通讯方式，常见的有RS485通讯方式、RS-232通讯方式、W26通讯方式、W34通讯方式等。闽台产的门禁控制器比较喜欢RS485和加强型的RS232方式，大陆控制器到读卡器之间的通讯方式，比较习惯使用的是W26和W34通讯方式。其中RS485的通讯距离较远，理论上手拉手连接可以达到1200米，当然，多数情况我们用的线材不会那么标准，再加上环境的干扰，实际有效通讯距离会在800米以内，因为RS485是差动传输，也就是数据是通过两条信号线（485+和485-）之间的电压差比较值来传送的，至于门禁控制器和读卡器之间是否共用地线倒无所谓，而两条线之间的双绞就变得非常重要，因为通过双绞可以将线路中的正负干扰抵消，有效地降低干扰影响，如果线路外再有屏蔽，屏蔽层做好接地，那就**了，不过与屏蔽相比较来讲，双绞为重要，所以标准的RS485通讯线的可以选择线材是2*1.0的屏蔽双绞线，这种线市场上很难买到，施工人员都拿**五类网线来代替。因为RS485的通讯距离远，采用这种方式做为读卡器的通讯方式，可以将门禁控制器集中放在一起，便于管理。RS485通讯方式做为读卡器的通讯也有其弊端，因为一条RS485通讯线上可以连接多个读卡器，需要设定读卡器的地址号码，操作比较麻烦，并且一旦停电或受到干扰，万一软性设置的地址码丢失，门禁将无法开门，同时一条线上，接多个读卡器，线路也会比较混乱。还应当注意的是，RS485通讯方式佳连线方法是手拉手连接，就是从门禁控制器起点到**台读卡器，再从**台读卡器连线到*二台读卡器，以此类推，而如果采用星形连接（就是从门禁控制器直接连到每一台读卡器），很可能通讯会有问题。RS485通讯的抗干扰能力还会受到传输速率的影响，传输速率越快，抗干扰能力越差，传输速率就是平时所说的波特率，鱼和熊掌不可兼得，传输速率和抗干扰不能两全，使用者必须自己做出取舍。

这里所说的门禁控制器到读卡器之间的RS-232通讯方式，不是我们常用的RS-232通讯，常规RS-232通讯的传输距离只有十几米，根本无法连接读卡器，而用在读卡器上的RS-232通讯是在原来的基础上做了一定的信号加强和改进，使通讯距离可以达到100米以上。采用这种通讯方式的设备并不多，并且采用这种通讯方式的门禁控制器，必须配套其自有的读卡器，通用性不大，我们这里也不做太多的介绍。

我们要着重介绍一下国内门禁常用的W26和W34通讯方式，这两种通讯方式的原理基本相同只是传送的位数不同而已，W26是26位，W34是34位，扣除奇校验位和偶校验位，W34传送过来的数据共32位，8位为一个字节，卡号是4个字节的，而W26传送过来的数据共24位，8位为一个字节，卡号是3个字节的。不论卡上的字节数有多少，读卡器只将其后的几个字节传送给门禁控制器，比如大多数125KHz的EM卡是5个字节的，如果选用W26读卡器，门禁控制器能够读到的就只有3个字节，如果选用W34读卡器，门禁控制器能够读到的就是4个字节。在这里要强调一下，字节数不等于数字位数，一个字节是八位二进制数字，相当于两位16进制数字，大数值为256。

Wiegand通讯协议是国际上统一的标准协议,就像大家都说的普通话，按照这个标准说大家都能听得懂，这个协议特别适合门禁控制器和读卡器之间通讯，Wiegand通讯协议有很多格式，常用的是26-bit、34-bit 等格式，而标准26-bit 格式是一个开放式的格式，这个格式是通行的普通话。26-Bit格式已经成为广泛使用的工业标准，大多数门禁控制系统都采用标准26-Bit格式作为门禁控制器与门禁读卡器之间的通讯。

Wiegand传感器是由一根双稳态磁敏感合金丝外面缠上感应线圈，在交变磁场中，当敏感合金丝的某一极性磁场达到触发磁感应的强度时，敏感合金丝中的磁畴受到激励会发生运动，磁化方向瞬间转向同一方向，导致在敏感合金丝周围空间磁场也发生瞬间变化，磁场变化产生电流，外面缠的感应线圈中感应出一个电流脉冲。磁场方向不变，敏感合金丝磁化方向将保持不变，没有磁场变化，外面的感应线圈也就没有电脉冲信号输出；但当相反极性磁场增强达到触发磁感应的强度时，敏感合金丝磁化方向又瞬间发生翻转，并在感应线圈中形成一个方向相反的电脉冲信号，如此反复，就像发电报一样，把无数个0和1传送出去，这就是**消逝的电波。韦根传感器便将读卡器读到的信息，通过交变磁场的磁信号转换加强成交变电信号，承载着数据信息传送给门禁控制器。Wiegand接口通常由3根线组成，数据0（DATA0），通常采用绿色线，数据1(DATA1)，通常采用白色线，GND：信号地（GND），通常采用黑色线，这3条线负责传输Wiegand信号。至于红色+12V电源是给读卡器供电，不承担通讯任务，D0、D1在没有数据输出时都保持+5V高电平。若输出数据0，则D0输出一个低电平脉冲，若输出数据1，则D1输出一个低电平脉冲，负脉冲宽度TP=100微秒，周期TW=1600微秒，门禁控制器的Wiegand接口接收到低电平信号即视为读卡器发送数据，因为门禁控制器的芯片一般为3.3V供电，低于2.6V视为有效低电平信号，如图：

W26位输出格式：E XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX O 其定义依次为：前12BIT偶校验、前12位、后12位、后12BIT奇校验，射频卡读取时的地区码位8位可设置255个地区码；射频卡的卡号位16位，则可设置65536个卡号。以射频卡为标准26位韦根格式为例，假设电子卡号码为：地区码 ：01， 卡号：0001，韦根输出为：1 0000 0001 0000 0000 0000 0001 0 前12BIT偶校验，后12BIT奇校验 。

W26和W34的通讯方式是电平传输，用来传送数据的两个接口端子是DATA0和DATA1，无数据传送状态下，DATA0和DATA1对GND保持5V左右的电压，如果无数据状态下，电压不正常，设备会自动报警，显示读卡器异常。当DATA0对GND电压低于一个额定值（一般为2.6V）时，传送的是数据“0”，当DATA1对GND电压低于一个额定值（一般为2.6V）时，传送的是数据“1”，因为这个数据的传送必须有一个共同的GND做为比较，所以，当门禁控制器与门禁读卡器分开供电时，一定要把两个电源的GND连在一起，否则失去了电压参照标准，会通讯数据不准确，比如号码乱变，或者通讯失败，在门禁控制器连接指纹、面相识别、蓝牙或2.4G远距离读卡器时，因为这些读取设备电流较大，我们常常会单独为其配置一个电源供电，这时候一定要注意把门禁控制器电源的GND和读卡器电源的GND连在一起。我在以往的工作中经常遇到指纹机或者远距离读卡器连接门禁控制器，出现通讯异常问题，有时还会出现卡号不稳定，每次读卡的号码不同，或者干脆通讯不上，后检查的结果常常是门禁控制器和门禁读卡器之间的GND没有连接在一起的原因。当然也有的读卡器通讯部分做得不好，或者读卡器线路不规范，受到干扰，也会出现类似的现象。

W26和W34的理论传输距离是100米，建议尽量低于60米，如果线路较远，就要选择标准的线材，国家标准规定，W26和W34读卡器的标准通讯线是RVVP5*0.5五芯屏蔽线，为了便于施工和维护，线路颜色也尽量统一，其中红线是电源+12V，黑线是电源GND，黄是DATA0,绿线是DATA1，另外一根做读卡器显示灯和蜂鸣器的控制线，就是BEEP。读卡器线有的只用四芯，把BEEP线省掉，也照样读卡开门，接了BEEP线，有效卡读卡会听到长滴一声，显示灯长亮一下，无效卡读卡会听到短促的滴滴滴三声，显示灯快闪三下，提示你，你的卡是无效的，省得有的人拿着无效卡骂门禁不好用。

因为都是对GND比较，所以线路的双绞对于W26和W34传输没有任何意义，而屏蔽显得尤为重要，尤其屏蔽层的接地一定要做好，只有这样才能保证良好的通讯状态。门禁控制器到门禁读卡器之间连线不建议采用网线代替，一是网线一般是0.2mm粗，线径明显不够，另外，网线多数都是单股线，在线路连接上，很容易接触不好，尤其是有的懒得可爱的人，网线连接的地方也不用电烙铁焊一下，用手一拧就大功告成，经过长时间氧化，会导致通讯不畅，有甚者使用的还不是屏蔽的网线，相当于把脆弱的W26和W34信号，暴露在林弹雨之中，谁敢保证它不会呢，一旦有干扰，会出现各种各样稀奇古怪的问题，那时再想解决就难了。

正常W26和W34的数据传输过程中有两个校验位，我们可以通过软件对门禁控制器设定读到的数据是否校验，如果设定为“校验”，那么没有发送校验位的数据，将视为无效数据，当然如果读卡器没有发送校验位，数据也将同样被视为无效，尤其是有些指纹机的数据传送将会出现问题；如果设定为“不校验”，那么就会出现一个其它无效数据混在正常的读卡数据之中，查看管理软件的读卡记录，会有很多无效卡的读卡记录，实际上就是干扰杂波导致的错误信息，这种情况下我们的建议是，尽量选择“校验”，因为这样数据的准确性会高，一旦选择“校验”之后，数据无法传送，我们再将设置改为“不校验”。常规设置中，使用标准配置的读卡器，选择“校验”，配置指纹或其它读取设备，选择“不校验”。如果在读卡设定中选择“校验”，读卡器的DATA0和DATA1反接就不会接收到数据，如果选择了“不校验”，读卡器的DATA0和DATA1反接就会接收到读卡信息，只是卡号会与正常完全不同。

W26和W34通讯方式理论传输距离虽然不如RS485通讯传输的远，但因为门禁电锁到电源的距离也不能**过60米，只要选好门禁控制器的位置，这个传输距离也完全可以满足需求，因为门禁控制器上的读卡器接口，每组DATA0和DATA1只能连接一个W26或W34读卡器，所以接线非常简单，并且不需要任何设置，也不会出现因为数据丢失导致门禁控制器与读卡器之间无法通讯的问题，W26读卡器生产成本较低，在门禁市场上到处都是，国内生产的门禁控制器大多选择W26和W34通讯方式。

门禁读卡器到控制器采用W26通讯方式与RS485通讯方式优缺点的比较：

RS485通讯方式的优点：首先通讯距离远，理论距离可以达到1200米，门禁控制器可以集中安装。

RS485通讯方式的缺点：因为要软性设置读卡器地址，一旦地址丢失，门禁系统将无法工作，致使稳定性较差，安装起来也比较麻烦，布线时虽然能够节省线材，但手拉手连接使线路结构比较复杂，不便于维修。

W26通讯方式的优点：安装简单，每个读卡器都布一根线到门禁控制器，相对结构简单，便于维护，不用设定地址，相对稳定性较高，每个读卡器有单独接口，可以通过蜂鸣器和显示灯区分有效卡和无效卡。

W26通讯方式的缺点：通讯距离较近，理论值为100米，有些控制中心较远时，无法实现门禁控制器集中安装。

其实门禁产品中还会用到其它通讯方式，只是以上几种通讯方式为常用，同时大家对其也能够有加深入的了解，我们只有掌握了它们的原理，才在使用时知道我们应当注意什么，比如：RS485是差动传输，所以一定要双绞线，而W26是电平传输，就一定要将门禁控制器与读卡器共地，要使用屏蔽线，并且屏蔽层要做好接地，当然所有弱电线路都要远离强电，以免强电对其造成干扰，就连出门按钮线如果离强电太近都会有问题，我就曾经见到过一个工地，把出门按钮线与220V交流电的开关并行，结果每次一开灯，电锁就打开，这就是强电干扰所致，主要就是施工人员对强电干扰没有足够的重视。我们也希望通过不断的技术交流，提高门禁人员的技术水平，只有设计、生产、销售和工程人员全面的技术提升，才能共同锻造出优质的门禁工程。

（1）从门禁控制器到管理中心计算机常用的通讯方式有RS-232方式、RS485方式、RS422方式、TCP/IP方式，不同的控制器选择的通讯方式不同，只有了解这些通讯方式才能设计和搭建良好的门禁网络，才能保证门禁系统通讯的稳定。

RS-232通讯接口标准：一般传统的门禁控制板上直接设有RS-232通讯口，可以用的转换线连接门禁控制器与管理中心计算机，直接通讯，因为这种通讯方式距离较近，并且一个接口只能连接一台门禁控制器，所以这种通讯方式只是在调试时使用，不会做为正式使用时的通讯方式。RS-232通讯接口也可以通过RS485/232转换器，转换成RS485通讯方式。串行通信接口（即com口或者叫九针口）是美国电子工业联合会1969年公布的通讯标准协议，随着科技的发展，很多电脑都取消了串行通信接口，微软的windows8系统也不支持串口协议，串口通讯也将走入历史。RS-232通讯协议适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信，标准中对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，曾经在微机通信接口中广泛采用。RS-232C标准初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的，因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求，说白了，这个标准就不是做这个事儿的，目前它又广泛地被借来用于计算机接口与终端或外设之间的近端连接标准，所以，这个标准的有些规定和计算机系统是不一致的，致使RS-232C标准与计算机有些不兼容的地方。RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定，在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-15V；逻辑0=+3～＋15V；以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。对于信息码：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平**+3V；对于控制信号，接通状态（ON）即信号有效的电平**+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的**值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或**+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。在通信速率低于20kb/s时，RS-232C所直接连接的大物理距离为15m，通信双方可以直接连接。简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控制联络信号，只需三根线：发送线、接收线、信号地线，甲方的TXD与乙方的RXD相连，一发一收，便可实现全双工异步串行通信，这一距离的计算，是偏于保守的，实际应用中，当使用9600bps，普通双绞屏蔽线时，距离可达30米。RS232的通讯速率常用的是 9600 bps，常见的还有 1200、2400、4800、19200、38400等。波特率越大，波幅越窄，传输速度越快，但稳定的传输距离越短，抗干扰能力越差。 一般办公台式机会自带1-2个9针串口插座，现在的笔记本和家用电脑一般不带串口插座，可以购买 USB串口转换器，USB的方式相对稳定性较差，有的时候拔了重新插com口的号码就变了，对于门禁来讲还是比较麻烦的，控制器的设定中就有com口的选项，都得改，我们建议可以通过PCI插槽扩展com口，一个插槽可以扩展出两个com口，电子市场都有卖这种com口扩展板的。

如上图，近距离通讯一般只用连接 2、3、5 号三根线，其它都是摆设。定义为 2# ：RxD Receive Data ，Input ；3#：TxD Transmit Data ，Output；5#：GND Ground。 

由于RS-232通信存在通讯距离短和速率低的缺点，科技天才们灵光一现，就开发出了RS-422通讯方式，一些国外品牌的门禁控制器与管理中心计算机之间的通讯采用RS-422通讯方式，这是一种双工通讯方式，需要两根接收线(R+和R-)和两根发射线(T+和T-)，其中R+和R-两根线要双绞，T+和T-两根线也要双绞，各绞各的，不能乱绞。RS-422采用差动传输方式，R+和R-负责接收数据，T+和T-负责发送数据，使用双绞线传输抑制共模干扰，速率可提高到10Mb/s，在速率低于100Kb/S时理论传输距离可达1200米，注意！理论值！千万别天真得真的用RS-422去传输1200米，理论很丰满，现实很骨感，实际使用中到处都是干扰，使用的线也未必标准，并且速率越高传输距离越近，也只有在很短的距离下才能获得高速率传输，一般100米长的双绞线上所能获得的大传输速率仅为1Mbps，传输速率和传输距离就像是一对冤家，你只能要一个。RS-422远距离传输时（传输距离**过300米）需要每对线分别接终端电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗，一般为120欧姆，终端电阻接在传输电缆的远端，这个设计中也就注定RS-422传输必须用手拉手连接了，如果你用星形连接，那么多的终端，那终端电阻接在哪里，天才也让你搞成傻子了。