專利名稱:磁條和棒形閱讀器的接口的制作方法
與下述申請相聯(lián)系的可參見申請?zhí)枮?1-2023，由蔡斯(Chasse)和克拉克(Clark)發(fā)明的題為“數(shù)字脈沖展寬器接口”的專利申請。
本發(fā)明一般講涉及的是計算機(jī)的接口，具體來講是將串行數(shù)據(jù)從磁卡和棒形閱讀器中讀出給微處理器進(jìn)行處理的裝置和方法，而其特征在于這種接口是商品化硬件的一種新穎組合，可以提供微處理器所需要的控制，字符同步和串-并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
在現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中，有許多種將數(shù)據(jù)輸入給計算機(jī)的裝置和方法。其中有一些數(shù)據(jù)輸入裝置包括霍爾瑞斯卡片閱讀器，終端設(shè)備，磁帶輸送設(shè)備，磁卡閱讀器和磁棒閱讀器。近來，由于信用卡的使用增加，磁卡閱讀器已很常見。在磁卡中，數(shù)據(jù)被采集、存貯在整體附著于磁卡的磁條上。將磁卡放入磁卡閱讀器的槽中并由讀出磁頭在它上面滑動，磁卡讀出器即可讀出上面記錄的數(shù)據(jù)。另外，信用卡閱讀器又發(fā)展出一種棒式的，將這種棒形閱讀器從錄有磁性代碼的介質(zhì)上通過一下，就可以讀出該介質(zhì)上所記錄的磁性編碼信號。這種存貯介質(zhì)的一種形式即為磁條，它能用適當(dāng)?shù)拇判源a存貯數(shù)據(jù)。這種磁條可以附著在各種商品上，例如用于超級市場中，以識別商品和象價格、重量等方面的特征。將棒形閱讀器從上述介質(zhì)上掠過(即擦過)，有關(guān)該商品的信息即可被還原。對于能將數(shù)據(jù)采集終端安置在工廠、百貨商店、辦公室、超級市場或其它相適應(yīng)的地點而言，使用棒形閱讀器來輸入庫存、銷售或考勤數(shù)據(jù)，其用途是十分廣泛的。
使用這種棒形閱讀器的問題之一，是棒形或磁桿閱讀器和要利用信息的處理器之間需要有一個接口，因為處理器不能利用閱讀器的未經(jīng)處理的信號。在生產(chǎn)制造中有幾種不同的編碼技術(shù)和格式是用磁卡或磁條來實現(xiàn)的，如眾所周知的磁道(Track)Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ型編碼。例如在磁道(Track)Ⅱ型中，來自閱讀器的數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)位流構(gòu)成的，其中編碼于磁卡上的每一位還有一個由讀出器所提供的并與它相關(guān)的時鐘脈沖輸出。另外，磁道(Track)Ⅱ型編碼結(jié)構(gòu)為每5個時鐘脈沖代表一個字符。但是由于數(shù)據(jù)位流中每個數(shù)據(jù)位都伴隨有一個時鐘脈沖位，所以除非用某些器件來檢測專設(shè)的同步字符，否則無法判定一個字符在哪里開始或結(jié)束。沒有這種檢測，接收信息的微處理器就會過多地在每一數(shù)據(jù)位都中斷，從而導(dǎo)致過量的額外開銷，降低信息輸入輸出量，以及造成低效率運行。
為了讀取磁卡上的串行數(shù)據(jù)，原有的解決辦法需要復(fù)雜的硬件電路或中央處理器的處理，以提供字符同步和串-并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的控制。其辦法之一是將來自閱讀器的各數(shù)據(jù)位陸續(xù)地寄存到串-并行輸出移位寄存器中。這樣用中央處理器來讀出一個個完整的字符同時用硬件來匯編下一字符各位的方法。要有字符同步和局部緩沖措施。這就需要有很多復(fù)雜的系統(tǒng)成分，從而會帶來功率消耗及可靠性方面的不利影響;而且為執(zhí)行這些系統(tǒng)成分的管理功能還需要有很大的處理上的額外開銷。
另一種解決方案則需要用微處理器輸入來自閱讀器的串行數(shù)據(jù)。字符同步和串-并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換則通過軟件來完成。雖然這種方案需要的硬件較少，但其缺點是要有大量的軟件上的額外開銷，并且在讀出周期中這個微處理器必須完全專用于此。由于大多數(shù)的數(shù)據(jù)采集終端僅有一個微處理器，所以允許系統(tǒng)的一部分不斷獨占微處理器就不能不顯著降低效率。
因此，需要有一種簡單的裝置和技術(shù)，充分利用現(xiàn)成的商品化的可編程通信硬件來控制字符同步和實現(xiàn)串-并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。這種商品化的硬件之一即為8251可編程通信接口(PIC)。但是，商品化的8251被設(shè)計成這樣一種接口，它的數(shù)據(jù)格式和所能連接的接口與磁棒閱讀器或磁桿閱讀器所用的不同。因此，在商品化的PIC與磁棒和/或磁桿閱讀器之間就需要有一專用接口電路，以使來自磁棒和磁桿閱讀器的信號與PIC能處理的信號相一致。
所以，本發(fā)明的基本目的就是在微處理器與磁桿或磁棒形閱讀器之間提供一種改進(jìn)的接口。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進(jìn)的裝置和方法，用于從磁卡或磁桿閱讀器中讀出串行數(shù)據(jù)給微處理器。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種改進(jìn)的裝置和方法，用于從一種介質(zhì)中讀出串行數(shù)據(jù)給微處理器，而此介質(zhì)所記錄的數(shù)據(jù)與微處理器的接口能識別的數(shù)據(jù)在編碼格式上不同。
本發(fā)明的還一個目的是提供一種改進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
結(jié)合本文的附圖，對本發(fā)明較佳的實施方案閱讀之后，將會明顯看到本發(fā)明的上述及其它目的。
本發(fā)明提供的裝置和方法，是用商品化的可編程通信接口(PIC)，如英特(Intel)8251A，將磁桿閱讀器或棒形閱讀器與微處理器總線相連接。
參見圖1，其中101表示的是商品化的英特(Intel)8251型可編程通信接口(PIC)。這種PIC 101作為商品化器件，是設(shè)計成與一通信線相接的，而該通信線可同步傳送具有一予定時鐘脈沖頻率和同步字符的串行數(shù)據(jù)位流。然而，本發(fā)明的目的是用此種商品化的PIC與磁棒或磁桿閱讀器相接，這種磁棒或磁桿閱讀器具有與PIC 101不同的時鐘脈沖頻率，而且在不能用原商品化的PIC所識別的數(shù)據(jù)和時鐘脈沖之間有著不同的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明所提供的這種兼容性，可以使商品化的PIC 101滿足磁棒形閱讀器111或磁桿閱讀器112將數(shù)據(jù)輸入給與該PIC 101相接的微處理器130的要求。
磁棒111和磁卡閱讀器112均具有串行數(shù)據(jù)輸出信號和與該數(shù)據(jù)輸出相關(guān)的時鐘信號以指明何時的數(shù)據(jù)是有效的。另外還有一個由棒形和磁桿閱讀器提供的磁性動作信號。本發(fā)明通過首先消除噪聲和選擇相應(yīng)的閱讀器和磁道，以改善磁棒和磁卡閱讀器的未經(jīng)處理的信號。然后閱讀器的時鐘脈沖被一種裝置“展寬”，此裝置則是與本發(fā)明同時申請專利的另一發(fā)明的主題，其名稱為“數(shù)字脈沖展寬器”。因為來自閱讀器的數(shù)據(jù)成為有效的時間間隔與PIC為接收有效數(shù)據(jù)的時間間隔不同，所以數(shù)據(jù)必須先寄存在觸發(fā)器103中并保存在那里，直至出現(xiàn)相應(yīng)的正向脈沖才將此數(shù)據(jù)選通至PIC(可編程通信接口)。而PIC要先檢測出一個稱為起始標(biāo)志字符的各數(shù)據(jù)位的獨特順序，然后將各位的每一預(yù)定數(shù)目成禎于各字符中。這樣每一字符都是由PIC 101來識別的，所以與非常低效的每一位都中斷微處理以輸入數(shù)據(jù)相比，它可中斷微處理機(jī)來判讀出自該PIC的完整字符。
據(jù)此可以看出使用標(biāo)準(zhǔn)的商品化的PIC，可使微處理器130的效率及信息吞吐量至少以5∶1的比例增加。這種PIC(可編程通信接口)根據(jù)來自該PIC的一個數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒的中斷信號請求，將數(shù)據(jù)從PIC傳送到微處理器中，從而提供了全部字符的同步和串-并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。這種裝置和方法還具有可讀取不同磁道(Track)數(shù)據(jù)格式的能力。另外還可減少所用元件，降低功耗，以及通過減少處理機(jī)的額外開銷來增加其可靠性的目的。
本發(fā)明的新穎性，即其特點在所附的權(quán)利要求
中將予以具體說明。但是作為該發(fā)明本身，其構(gòu)成、方法和工作過程以及此發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，則可通過下述結(jié)合附圖的說明予以了解，其中圖1是本發(fā)明的邏輯框圖。
圖2是說明本發(fā)明時序特征的時序圖。
現(xiàn)參見圖1，所示出的磁棒閱讀器111和磁桿閱讀器112與磁性讀取緩沖器109相接。將磁卡放入磁桿閱讀器的槽中并且用讀出磁頭通過它時，會產(chǎn)生三種信號-一個時鐘信號，一個數(shù)據(jù)輸出信號和一個磁卡呈現(xiàn)信號。與此類似當(dāng)用一磁性編碼的介質(zhì)通過磁桿閱讀器時，會產(chǎn)生三個類似的信號-一個時鐘信號，一個數(shù)據(jù)輸出信號和一個掃描進(jìn)行信號。這些信號被送到磁性讀取緩沖器109中，該緩沖器是由商品化的74LS 240施密特(Schmitt)觸發(fā)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的，它通過消除噪聲來改善從閱讀器輸入的信號。然后將這些被調(diào)節(jié)過的信號加到商品化的74LS 258多路轉(zhuǎn)換器106上。而來自PIC(可編程通信接口)101輸出端DTR的信號是加到多路轉(zhuǎn)換器的選擇端SEL，在該信號的控制下，多路轉(zhuǎn)換器選擇來自磁棒或磁桿閱讀器的上述那三個信號。一旦選定了來自磁棒或磁桿閱讀器的信號之后，這些信號還必須被進(jìn)一步調(diào)整。這種進(jìn)一步的調(diào)整之一即是用脈沖展寬器104將其脈沖展寬(這是稱為“數(shù)字脈沖展寬器”的另一發(fā)明主題，并轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的同一受讓人而且是與本發(fā)明同時遞交專利申請的)。另外還需要對上述各信號進(jìn)行預(yù)調(diào)整其中PIC 101所必須得到的數(shù)據(jù)，是經(jīng)該PIC的RZD輸入端，來自所選閱讀器經(jīng)調(diào)整的時鐘信號前沿。因為來自閱讀器有效數(shù)據(jù)的時間間隔與PIC接收有效數(shù)據(jù)的時間間隔是不同步的，所以上述步驟是必要的(這一點下文將利用圖2的時序圖予以進(jìn)一步說明)。據(jù)此該有效數(shù)據(jù)必須寄存在商品化的74LS74觸發(fā)器103中。如圖1所見，觸發(fā)器103的Q輸出端接至PIC 101的RZD端，并且當(dāng)觸發(fā)器103被觸發(fā)后其數(shù)據(jù)就加到PIC 101上。在觸發(fā)器103的輸入端來自多路轉(zhuǎn)換器106的磁性數(shù)據(jù)(MAG DATA)則加到觸發(fā)器103的D端。另外，來自多路轉(zhuǎn)換器106的磁性時鐘信號(MAG CLOCK)是加到觸發(fā)器103的T端。
來自多路轉(zhuǎn)換器106的所選的第三個信號是磁性動作信號。當(dāng)磁卡處于磁卡閱讀器的槽中或正在使用棒形閱讀器時，與PIC(可編程通信接口)101的DSR輸入端相連的磁性動作傳輸線即將信號送至該PIC。這個信號可指明是磁桿閱讀器還是磁棒閱讀器在動作，這取決于所選中的是哪一個閱讀器。在磁桿閱讀器的情況下，它表明有一磁卡正處于該閱讀器中。而在磁棒閱讀器的情況下，它表明有一磁卡正處于該閱讀器中。而在磁棒閱讀器的情況下，它表明在磁棒和磁條之間有一相對運動。當(dāng)該信號處于靜止?fàn)顟B(tài)即沒有動作發(fā)生，而且它的邏輯信號呈高電平。當(dāng)磁卡處于閱讀器中或使用到磁棒閱讀器時，該信號就變?yōu)榈碗娖?，而在處理工作結(jié)束時此信號又恢復(fù)為高電平。這就為寄存邏輯高電平信號即MGE-INT.REG.1信號的觸發(fā)器107提供了一個時鐘輸入。這個信號還用來中斷微處理器130并通知該微處理器處理工作已經(jīng)結(jié)束，以使微處理器與PIC 101通信并使PIC 101重新設(shè)置初始狀態(tài)，以進(jìn)行對另一個磁條卡的閱讀。
以上所做的描述主要集中在將來自磁棒或磁桿閱讀器的信息經(jīng)PIC(可編程通信接口)101加到微處理器130上。然而，磁棒閱讀器111還要從另一方向接受來自微處理器130的信息。該閱讀器有三個發(fā)光二極管指示燈和一個音響蜂鳴器。這些指示燈和蜂鳴器由棒形閱讀器的指示緩沖器108控制，108是一個商品化的74LS240型八進(jìn)制緩沖器。棒形閱讀器指示緩沖器108根據(jù)需要可適當(dāng)?shù)鼐彌_指示器控制信號的電流和電壓。經(jīng)另外一個商品化的74LS273型4位寄存器105，由8位數(shù)據(jù)總線120提供給至緩沖器108的輸入信號。如自微處理器130得到了CS-3信號而且I/OWR信號為真時，控制蜂鳴器和綠、黃及紅色指示燈的信號就經(jīng)與門102由8位數(shù)據(jù)總線120選通至寄存器105。CS-3信號用以選擇寄存器105的功能狀態(tài);而I/OWR信號則是從上面的寄存器105傳送的時鐘數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在已經(jīng)說明了PIC(可編程通信接口)101是如何與磁棒和磁桿閱讀器連接的，以及指示信號是如何與微處理器相連的。為處理由磁棒或磁桿閱讀器輸入的信息，PIC 101還必須與微處理機(jī)130連接。在經(jīng)控制連線122所加的控制信號和由面板地址總線121所加的地址信號的控制下，通過8位雙向總線120提供了PIC 101和微處理器130之間的數(shù)據(jù)通信。為從與該微處理器相接的另一裝置中選擇PIC 101，一種獨特蕊片選擇地址CS-2經(jīng)面板地址總線121加到了PIC的CS端。一旦PIC蕊片101已被選入，就可以通過地址總線121中最低有效地址線AO，在C/D端的選擇信號AO，從位于PIC 101中的兩組內(nèi)寄存器(未示出)中選定一組。
這一組內(nèi)寄存器(未示出)可以是控制或數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng)一個完整的字符在PIC(可編程通信接口)的接收寄存器中匯編好時，通過PIC的接收就緒RzRDY端，一個中斷信號就加到了微處理器130上。這樣便中斷了微處理器130，從而就選定了PIC的數(shù)據(jù)寄存器，并且隨著加到PIC 101的RD端的IORD信號，在PIC寄存器(未示出)中的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線120選通至微處理器130。當(dāng)要求將數(shù)據(jù)從微處理器130寫入PIC 101時，則加到PIC的WR端的IOWR信號即從微處理器130選通數(shù)據(jù)至PIC。
現(xiàn)參見圖2，它所表示是從301至306的各個時序圖。時序圖301-304從屬于脈沖展寬電路104，該電路是另一發(fā)明的主題而且是與本申請同時遞交的，所以不必在此詳細(xì)說明。時序圖305表示了來自磁棒閱讀器111或磁桿閱讀器112經(jīng)變換的數(shù)據(jù)輸出。來自上述閱讀器的數(shù)據(jù)在時序圖302所示的磁卡時鐘脈沖期間是有效的。從時序圖305可以看出來自閱讀器的數(shù)據(jù)并非總是有效的，因此有必要以自磁卡時鐘脈沖指示來判定何時從閱讀器來的數(shù)據(jù)是有效的。在數(shù)據(jù)是有效時，一旦其時間間隔被識別出來，接著就需要把該有效數(shù)據(jù)寄存到PIC 101中去。但是，由于PIC 101是在時鐘脈沖上升沿開始寄存的并且該脈沖已經(jīng)被展寬(見“數(shù)字脈沖展寬器”的相關(guān)申請)，所以就需要用到一正向脈沖沿來寄存數(shù)據(jù)。然而從時序圖304中可看到，在X點處的正向脈沖與數(shù)據(jù)有效時間并不一致。因此，有效數(shù)據(jù)是在時序圖302的反向脈沖期間寄存到觸發(fā)器103上，并是以其有效狀態(tài)寄存的。以有效狀態(tài)保留在觸發(fā)器103中的數(shù)據(jù)經(jīng)時序圖304的正向信號X由PIC的RzD端寄存到PIC中。時序圖306表明保留在PIC 101中的有效數(shù)據(jù)已經(jīng)由其RzD輸入端寄存到此PIC中。
從以上對本發(fā)明的公開內(nèi)容可以看到，就本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員而言，可以做出多種的調(diào)整，改變和等效變換，而所有這些均屬由本發(fā)明所構(gòu)思的實際范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.接口系統(tǒng)用于將磁棒形閱讀器或磁桿形閱讀器與可編程通信接口(PIC)相接，它經(jīng)總線系統(tǒng)向微處理器提供信號，且包括a.第一手段，用于將數(shù)據(jù)位形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符形式的數(shù)據(jù)，每一字符含有預(yù)定的若干數(shù)據(jù)位；b.與上述第一手段相結(jié)合的第二手段，用于貯存處于有效狀態(tài)的數(shù)據(jù)，直至上述第一手段準(zhǔn)備就緒以接受有效數(shù)據(jù)；c.與上述第二手段相結(jié)合的第三手段，用于從上述磁棒形閱讀器或磁桿形閱讀器選擇各信號以加到上述第一手段中；及d.與上述第三手段相結(jié)合的第四手段，用于消除上述磁棒形閱讀器或磁桿形閱讀器輸出的各信號中的噪聲。
2.權(quán)項1的接口系統(tǒng)還包括與上述第三手段相結(jié)合的第五手段，而且它將隨上述第一手段動作以提供來自上述第一手段的選擇信號至上述第三手段。用于從磁棒形閱讀器或磁桿閱讀器中選擇各信號。
3.權(quán)項1的接口系統(tǒng)其中所述的第一手段還提供一獨特的起始標(biāo)志字符，用于預(yù)定的若干數(shù)據(jù)位，這樣此起始標(biāo)志字符便可傳送至上述的PIC以成禎每一字符。
4.如權(quán)項2所要求的接口系統(tǒng)，其中所述的第一手段包括若干存貯器件用于貯存若干予定的數(shù)據(jù)位(即字符)。
5.如權(quán)項1所要求的接口系統(tǒng)，其中所述的第一手段包括寫入器件用于提供第一種控制信號以將數(shù)據(jù)寫入上述微處理器。
6.如權(quán)項5所要求的接口系統(tǒng)，其中所述的第一手段包括讀出器件用于提供第二種控制信號以將數(shù)據(jù)從上述微處理器中讀出。
7.如權(quán)項6所要求的接口系統(tǒng)，包括與上述寫入和讀出器件相連接的尋址器件，用于在上述寫入和讀出器件上進(jìn)行尋址。
8.接口系統(tǒng)，用于將可讀出信號的棒形閱讀器或磁卡讀出器與微處理器相接，它包括a.第一手段用于將以位編碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以字符編碼的數(shù)據(jù)，每一字符包括予定的若干位;b.與上述第一手段相結(jié)合的第二手段，用于貯存處于有效狀態(tài)的位編碼數(shù)據(jù);c.與上述第一和第二手段相結(jié)合的時鐘脈沖手段，用于將來自上述第二手段的位編碼數(shù)據(jù)選通至上述第一手段;及d.與上述第二手段相結(jié)合的第三手段，用于從上述棒形閱讀器或磁卡閱讀器中選擇信號以加到上述第一手段上。
9.如權(quán)項8所要求的接口系統(tǒng)，其中所述的棒形閱讀器或磁卡閱讀器包括指示燈和蜂鳴器信號用于指示所輸送的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
10.將數(shù)據(jù)閱讀器與微處理器相連接的方法，其中數(shù)據(jù)閱讀器可提供串行數(shù)據(jù)位并為每一數(shù)據(jù)位提供一控制位，另外在該方法中所述的微處理器要求的字符格式的數(shù)據(jù)，包括由起始標(biāo)志開始的若干予定位，所述方法還包括a.可提供若干串行位流，該流中的每一位含有數(shù)據(jù);b.對所產(chǎn)生的每一數(shù)據(jù)位可提供一控制信號;c.可隨相關(guān)的控制信號從上述若干串行位流中選出某一個;d.可判定何時的數(shù)據(jù)處于上述選定的位流中以及何時它的伴隨控制信號是有效的;e.可存貯有效數(shù)據(jù)及與該數(shù)據(jù)相關(guān)的控制位;f.可將有效數(shù)據(jù)匯編到各位(字符)的若干組中;及g.可將這樣的字符提供給上述的微處理器。
專利摘要
用于把商品化的可編程通信接口(PIC)與磁桿閱讀器或棒形閱讀器相接的裝置和方法。本方法通過消除噪聲，選擇適當(dāng)?shù)拈喿x器和磁道，展寬閱讀器的時鐘脈沖和將數(shù)據(jù)寄存到觸發(fā)器中的手段來改變磁棒和磁桿閱讀器的未經(jīng)處理的信號。
文檔編號G06F3/06GK85106315SQ85106315
公開日1987年2月18日 申請日期1985年8月22日
發(fā)明者文森特·M·克拉克, 丹尼斯·W·蔡斯, 戴維·R·布儒瓦 申請人:霍尼韋爾資料系統(tǒng)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan