专利名称:磁条和棒形阅读器的接口的制作方法
与下述申请相联系的可参见申请号为51-2023，由蔡斯(Chasse)和克拉克(Clark)发明的题为“数字脉冲展宽器接口”的专利申请。
本发明一般讲涉及的是计算机的接口，具体来讲是将串行数据从磁卡和棒形阅读器中读出给微处理器进行处理的装置和方法，而其特征在于这种接口是商品化硬件的一种新颖组合，可以提供微处理器所需要的控制，字符同步和串-并行数据转换。
在现代计算机系统中，有许多种将数据输入给计算机的装置和方法。其中有一些数据输入装置包括霍尔瑞斯卡片阅读器，终端设备，磁带输送设备，磁卡阅读器和磁棒阅读器。近来，由于信用卡的使用增加，磁卡阅读器已很常见。在磁卡中，数据被采集、存贮在整体附着于磁卡的磁条上。将磁卡放入磁卡阅读器的槽中并由读出磁头在它上面滑动，磁卡读出器即可读出上面记录的数据。另外，信用卡阅读器又发展出一种棒式的，将这种棒形阅读器从录有磁性代码的介质上通过一下，就可以读出该介质上所记录的磁性编码信号。这种存贮介质的一种形式即为磁条，它能用适当的磁性代码存贮数据。这种磁条可以附着在各种商品上，例如用于超级市场中，以识别商品和象价格、重量等方面的特征。将棒形阅读器从上述介质上掠过(即擦过)，有关该商品的信息即可被还原。对于能将数据采集终端安置在工厂、百货商店、办公室、超级市场或其它相适应的地点而言，使用棒形阅读器来输入库存、销售或考勤数据，其用途是十分广泛的。
使用这种棒形阅读器的问题之一，是棒形或磁杆阅读器和要利用信息的处理器之间需要有一个接口，因为处理器不能利用阅读器的未经处理的信号。在生产制造中有几种不同的编码技术和格式是用磁卡或磁条来实现的，如众所周知的磁道(Track)Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ型编码。例如在磁道(Track)Ⅱ型中，来自阅读器的数据是由数据位流构成的，其中编码于磁卡上的每一位还有一个由读出器所提供的并与它相关的时钟脉冲输出。另外，磁道(Track)Ⅱ型编码结构为每5个时钟脉冲代表一个字符。但是由于数据位流中每个数据位都伴随有一个时钟脉冲位，所以除非用某些器件来检测专设的同步字符，否则无法判定一个字符在哪里开始或结束。没有这种检测，接收信息的微处理器就会过多地在每一数据位都中断，从而导致过量的额外开销，降低信息输入输出量，以及造成低效率运行。
为了读取磁卡上的串行数据，原有的解决办法需要复杂的硬件电路或中央处理器的处理，以提供字符同步和串-并行数据转换的控制。其办法之一是将来自阅读器的各数据位陆续地寄存到串-并行输出移位寄存器中。这样用中央处理器来读出一个个完整的字符同时用硬件来汇编下一字符各位的方法。要有字符同步和局部缓冲措施。这就需要有很多复杂的系统成分，从而会带来功率消耗及可靠性方面的不利影响;而且为执行这些系统成分的管理功能还需要有很大的处理上的额外开销。
另一种解决方案则需要用微处理器输入来自阅读器的串行数据。字符同步和串-并行的数据转换则通过软件来完成。虽然这种方案需要的硬件较少，但其缺点是要有大量的软件上的额外开销，并且在读出周期中这个微处理器必须完全专用于此。由于大多数的数据采集终端仅有一个微处理器，所以允许系统的一部分不断独占微处理器就不能不显著降低效率。
因此，需要有一种简单的装置和技术，充分利用现成的商品化的可编程通信硬件来控制字符同步和实现串-并行数据转换。这种商品化的硬件之一即为8251可编程通信接口(PIC)。但是，商品化的8251被设计成这样一种接口，它的数据格式和所能连接的接口与磁棒阅读器或磁杆阅读器所用的不同。因此，在商品化的PIC与磁棒和/或磁杆阅读器之间就需要有一专用接口电路，以使来自磁棒和磁杆阅读器的信号与PIC能处理的信号相一致。
所以，本发明的基本目的就是在微处理器与磁杆或磁棒形阅读器之间提供一种改进的接口。
本发明的另一个目的是提供一种改进的装置和方法，用于从磁卡或磁杆阅读器中读出串行数据给微处理器。
本发明的又一个目的是提供一种改进的装置和方法，用于从一种介质中读出串行数据给微处理器，而此介质所记录的数据与微处理器的接口能识别的数据在编码格式上不同。
本发明的还一个目的是提供一种改进的数据采集系统。
结合本文的附图，对本发明较佳的实施方案阅读之后，将会明显看到本发明的上述及其它目的。
本发明提供的装置和方法，是用商品化的可编程通信接口(PIC)，如英特(Intel)8251A，将磁杆阅读器或棒形阅读器与微处理器总线相连接。
参见图1，其中101表示的是商品化的英特(Intel)8251型可编程通信接口(PIC)。这种PIC 101作为商品化器件，是设计成与一通信线相接的，而该通信线可同步传送具有一予定时钟脉冲频率和同步字符的串行数据位流。然而，本发明的目的是用此种商品化的PIC与磁棒或磁杆阅读器相接，这种磁棒或磁杆阅读器具有与PIC 101不同的时钟脉冲频率，而且在不能用原商品化的PIC所识别的数据和时钟脉冲之间有着不同的关系。根据本发明所提供的这种兼容性，可以使商品化的PIC 101满足磁棒形阅读器111或磁杆阅读器112将数据输入给与该PIC 101相接的微处理器130的要求。
磁棒111和磁卡阅读器112均具有串行数据输出信号和与该数据输出相关的时钟信号以指明何时的数据是有效的。另外还有一个由棒形和磁杆阅读器提供的磁性动作信号。本发明通过首先消除噪声和选择相应的阅读器和磁道，以改善磁棒和磁卡阅读器的未经处理的信号。然后阅读器的时钟脉冲被一种装置“展宽”，此装置则是与本发明同时申请专利的另一发明的主题，其名称为“数字脉冲展宽器”。因为来自阅读器的数据成为有效的时间间隔与PIC为接收有效数据的时间间隔不同，所以数据必须先寄存在触发器103中并保存在那里，直至出现相应的正向脉冲才将此数据选通至PIC(可编程通信接口)。而PIC要先检测出一个称为起始标志字符的各数据位的独特顺序，然后将各位的每一预定数目成祯于各字符中。这样每一字符都是由PIC 101来识别的，所以与非常低效的每一位都中断微处理以输入数据相比，它可中断微处理机来判读出自该PIC的完整字符。
据此可以看出使用标准的商品化的PIC，可使微处理器130的效率及信息吞吐量至少以5∶1的比例增加。这种PIC(可编程通信接口)根据来自该PIC的一个数据准备就绪的中断信号请求，将数据从PIC传送到微处理器中，从而提供了全部字符的同步和串-并行的数据转换。这种装置和方法还具有可读取不同磁道(Track)数据格式的能力。另外还可减少所用元件，降低功耗，以及通过减少处理机的额外开销来增加其可靠性的目的。
本发明的新颖性，即其特点在所附的权利要求
中将予以具体说明。但是作为该发明本身，其构成、方法和工作过程以及此发明的其它目的和优点，则可通过下述结合附图的说明予以了解，其中图1是本发明的逻辑框图。
图2是说明本发明时序特征的时序图。
现参见图1，所示出的磁棒阅读器111和磁杆阅读器112与磁性读取缓冲器109相接。将磁卡放入磁杆阅读器的槽中并且用读出磁头通过它时，会产生三种信号-一个时钟信号，一个数据输出信号和一个磁卡呈现信号。与此类似当用一磁性编码的介质通过磁杆阅读器时，会产生三个类似的信号-一个时钟信号，一个数据输出信号和一个扫描进行信号。这些信号被送到磁性读取缓冲器109中，该缓冲器是由商品化的74LS 240施密特(Schmitt)触发转换器构成的，它通过消除噪声来改善从阅读器输入的信号。然后将这些被调节过的信号加到商品化的74LS 258多路转换器106上。而来自PIC(可编程通信接口)101输出端DTR的信号是加到多路转换器的选择端SEL，在该信号的控制下，多路转换器选择来自磁棒或磁杆阅读器的上述那三个信号。一旦选定了来自磁棒或磁杆阅读器的信号之后，这些信号还必须被进一步调整。这种进一步的调整之一即是用脉冲展宽器104将其脉冲展宽(这是称为“数字脉冲展宽器”的另一发明主题，并转让给了本发明的同一受让人而且是与本发明同时递交专利申请的)。另外还需要对上述各信号进行预调整其中PIC 101所必须得到的数据，是经该PIC的RZD输入端，来自所选阅读器经调整的时钟信号前沿。因为来自阅读器有效数据的时间间隔与PIC接收有效数据的时间间隔是不同步的，所以上述步骤是必要的(这一点下文将利用图2的时序图予以进一步说明)。据此该有效数据必须寄存在商品化的74LS74触发器103中。如图1所见，触发器103的Q输出端接至PIC 101的RZD端，并且当触发器103被触发后其数据就加到PIC 101上。在触发器103的输入端来自多路转换器106的磁性数据(MAG DATA)则加到触发器103的D端。另外，来自多路转换器106的磁性时钟信号(MAG CLOCK)是加到触发器103的T端。
来自多路转换器106的所选的第三个信号是磁性动作信号。当磁卡处于磁卡阅读器的槽中或正在使用棒形阅读器时，与PIC(可编程通信接口)101的DSR输入端相连的磁性动作传输线即将信号送至该PIC。这个信号可指明是磁杆阅读器还是磁棒阅读器在动作，这取决于所选中的是哪一个阅读器。在磁杆阅读器的情况下，它表明有一磁卡正处于该阅读器中。而在磁棒阅读器的情况下，它表明有一磁卡正处于该阅读器中。而在磁棒阅读器的情况下，它表明在磁棒和磁条之间有一相对运动。当该信号处于静止状态即没有动作发生，而且它的逻辑信号呈高电平。当磁卡处于阅读器中或使用到磁棒阅读器时，该信号就变为低电平，而在处理工作结束时此信号又恢复为高电平。这就为寄存逻辑高电平信号即MGE-INT.REG.1信号的触发器107提供了一个时钟输入。这个信号还用来中断微处理器130并通知该微处理器处理工作已经结束，以使微处理器与PIC 101通信并使PIC 101重新设置初始状态，以进行对另一个磁条卡的阅读。
以上所做的描述主要集中在将来自磁棒或磁杆阅读器的信息经PIC(可编程通信接口)101加到微处理器130上。然而，磁棒阅读器111还要从另一方向接受来自微处理器130的信息。该阅读器有三个发光二极管指示灯和一个音响蜂鸣器。这些指示灯和蜂鸣器由棒形阅读器的指示缓冲器108控制，108是一个商品化的74LS240型八进制缓冲器。棒形阅读器指示缓冲器108根据需要可适当地缓冲指示器控制信号的电流和电压。经另外一个商品化的74LS273型4位寄存器105，由8位数据总线120提供给至缓冲器108的输入信号。如自微处理器130得到了CS-3信号而且I/OWR信号为真时，控制蜂鸣器和绿、黄及红色指示灯的信号就经与门102由8位数据总线120选通至寄存器105。CS-3信号用以选择寄存器105的功能状态;而I/OWR信号则是从上面的寄存器105传送的时钟数据。
现在已经说明了PIC(可编程通信接口)101是如何与磁棒和磁杆阅读器连接的，以及指示信号是如何与微处理器相连的。为处理由磁棒或磁杆阅读器输入的信息，PIC 101还必须与微处理机130连接。在经控制连线122所加的控制信号和由面板地址总线121所加的地址信号的控制下，通过8位双向总线120提供了PIC 101和微处理器130之间的数据通信。为从与该微处理器相接的另一装置中选择PIC 101，一种独特蕊片选择地址CS-2经面板地址总线121加到了PIC的CS端。一旦PIC蕊片101已被选入，就可以通过地址总线121中最低有效地址线AO，在C/D端的选择信号AO，从位于PIC 101中的两组内寄存器(未示出)中选定一组。
这一组内寄存器(未示出)可以是控制或数据寄存器。当一个完整的字符在PIC(可编程通信接口)的接收寄存器中汇编好时，通过PIC的接收就绪RzRDY端，一个中断信号就加到了微处理器130上。这样便中断了微处理器130，从而就选定了PIC的数据寄存器，并且随着加到PIC 101的RD端的IORD信号，在PIC寄存器(未示出)中的数据经数据总线120选通至微处理器130。当要求将数据从微处理器130写入PIC 101时，则加到PIC的WR端的IOWR信号即从微处理器130选通数据至PIC。
现参见图2，它所表示是从301至306的各个时序图。时序图301-304从属于脉冲展宽电路104，该电路是另一发明的主题而且是与本申请同时递交的，所以不必在此详细说明。时序图305表示了来自磁棒阅读器111或磁杆阅读器112经变换的数据输出。来自上述阅读器的数据在时序图302所示的磁卡时钟脉冲期间是有效的。从时序图305可以看出来自阅读器的数据并非总是有效的，因此有必要以自磁卡时钟脉冲指示来判定何时从阅读器来的数据是有效的。在数据是有效时，一旦其时间间隔被识别出来，接着就需要把该有效数据寄存到PIC 101中去。但是，由于PIC 101是在时钟脉冲上升沿开始寄存的并且该脉冲已经被展宽(见“数字脉冲展宽器”的相关申请)，所以就需要用到一正向脉冲沿来寄存数据。然而从时序图304中可看到，在X点处的正向脉冲与数据有效时间并不一致。因此，有效数据是在时序图302的反向脉冲期间寄存到触发器103上，并是以其有效状态寄存的。以有效状态保留在触发器103中的数据经时序图304的正向信号X由PIC的RzD端寄存到PIC中。时序图306表明保留在PIC 101中的有效数据已经由其RzD输入端寄存到此PIC中。
从以上对本发明的公开内容可以看到，就本领域的熟练技术人员而言，可以做出多种的调整，改变和等效变换，而所有这些均属由本发明所构思的实际范围之内。
权利要求
1.接口系统用于将磁棒形阅读器或磁杆形阅读器与可编程通信接口(PIC)相接，它经总线系统向微处理器提供信号，且包括a.第一手段，用于将数据位形式的数据转换成字符形式的数据，每一字符含有预定的若干数据位；b.与上述第一手段相结合的第二手段，用于贮存处于有效状态的数据，直至上述第一手段准备就绪以接受有效数据；c.与上述第二手段相结合的第三手段，用于从上述磁棒形阅读器或磁杆形阅读器选择各信号以加到上述第一手段中；及d.与上述第三手段相结合的第四手段，用于消除上述磁棒形阅读器或磁杆形阅读器输出的各信号中的噪声。
2.权项1的接口系统还包括与上述第三手段相结合的第五手段，而且它将随上述第一手段动作以提供来自上述第一手段的选择信号至上述第三手段。用于从磁棒形阅读器或磁杆阅读器中选择各信号。
3.权项1的接口系统其中所述的第一手段还提供一独特的起始标志字符，用于预定的若干数据位，这样此起始标志字符便可传送至上述的PIC以成祯每一字符。
4.如权项2所要求的接口系统，其中所述的第一手段包括若干存贮器件用于贮存若干予定的数据位(即字符)。
5.如权项1所要求的接口系统，其中所述的第一手段包括写入器件用于提供第一种控制信号以将数据写入上述微处理器。
6.如权项5所要求的接口系统，其中所述的第一手段包括读出器件用于提供第二种控制信号以将数据从上述微处理器中读出。
7.如权项6所要求的接口系统，包括与上述写入和读出器件相连接的寻址器件，用于在上述写入和读出器件上进行寻址。
8.接口系统，用于将可读出信号的棒形阅读器或磁卡读出器与微处理器相接，它包括a.第一手段用于将以位编码的数据转换成以字符编码的数据，每一字符包括予定的若干位;b.与上述第一手段相结合的第二手段，用于贮存处于有效状态的位编码数据;c.与上述第一和第二手段相结合的时钟脉冲手段，用于将来自上述第二手段的位编码数据选通至上述第一手段;及d.与上述第二手段相结合的第三手段，用于从上述棒形阅读器或磁卡阅读器中选择信号以加到上述第一手段上。
9.如权项8所要求的接口系统，其中所述的棒形阅读器或磁卡阅读器包括指示灯和蜂鸣器信号用于指示所输送的数据状态。
10.将数据阅读器与微处理器相连接的方法，其中数据阅读器可提供串行数据位并为每一数据位提供一控制位，另外在该方法中所述的微处理器要求的字符格式的数据，包括由起始标志开始的若干予定位，所述方法还包括a.可提供若干串行位流，该流中的每一位含有数据;b.对所产生的每一数据位可提供一控制信号;c.可随相关的控制信号从上述若干串行位流中选出某一个;d.可判定何时的数据处于上述选定的位流中以及何时它的伴随控制信号是有效的;e.可存贮有效数据及与该数据相关的控制位;f.可将有效数据汇编到各位(字符)的若干组中;及g.可将这样的字符提供给上述的微处理器。
专利摘要
用于把商品化的可编程通信接口(PIC)与磁杆阅读器或棒形阅读器相接的装置和方法。本方法通过消除噪声，选择适当的阅读器和磁道，展宽阅读器的时钟脉冲和将数据寄存到触发器中的手段来改变磁棒和磁杆阅读器的未经处理的信号。
文档编号G06F3/06GK85106315SQ85106315
公开日1987年2月18日 申请日期1985年8月22日
发明者文森特·M·克拉克, 丹尼斯·W·蔡斯, 戴维·R·布儒瓦 申请人:霍尼韦尔资料系统有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan