Магнитные карты и ПК - Патрик Гёлль

Следует воздержаться от изменения типов и номиналов остальных элементов без полной уверенности в том, что делаешь.

Необходимо помнить, что указанные значения были подобраны для считывания магнитных карт, записанных с плотностью 75 bpi, и что значения, указанные в скобках, рекомендуются для дорожек, записанных с плотностью 210 bpi.

На практике разброс скоростей прохождения карт, допустимый для данного устройства, столь широк, что можно без проблем считывать дорожки с плотностью 210 bpi с номиналами элементов схемы, предназначенными для плотности 75 bpi, при условии, что карту продвигают не слишком быстро. Таким образом, допустимо использовать их для построения универсального модуля. Но, конечно, предпочтительнее следовать указаниям изготовителя в случае считывающих устройств, которые разработаны исключительно для считывания носителей, записанных с плотностью 210 bpi.

Чертеж печатной платы декодера представлен на рис. 3.22, размеры ее также были выбраны с учетом возможности размещения в непосредственной близости от головкодержателя считывающего устройства. Рекомендуется не превышать длину соединительных проводов в 10 см (не экранированных, а просто скрученных).

Рис. 3.22. Печатная плата декодера на ИС U4085B

Схема размещения элементов, приведенная на рис. 3.23, показывает, что интегральная схема, которая поставляется исключительно в корпусе для поверхностного монтажа (SMD), должна припаиваться со стороны печати.

Рис 3.23. Схема размещение элементов декодера на ИС U4085B

Для выполнения этой операции требуется паяльник с очень тонким жалом. Распайку ИС рекомендуется начинать с двух диагонально расположенных выводов, что облегчит выравнивание контактов ИС и ламелей платы. Перечень элементов декодера приведен в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Перечень элементов декодера

Ниже мы объясним, как соединить эту схему с IBM РС-совместимым ПК, который будет выполнять программы считывания и декодирования. Теперь же проведем первое исследование схемы. Оно будет заключаться в подключении питания +5 В и изучении с помощью осциллографа сигналов при прохождении карты, закодированной надлежащим образом (это может быть, например, просроченная банковская карта).

Отметим, что на временной диаграмме сигналов, показанной на рис. 3.24, частота сигнала CLOCK пропорциональна скорости прохождения карты.

Рис 3.24. Временные диаграммы сигналов, полученных с помощью декодера

Если не пользоваться осциллографом с памятью или графическим записывающим устройством, интерпретировать биты линии данных DATA невозможно.

Можно отметить, что тактовые импульсы  — очень чистые благодаря своей относительно большой длительности. Некоторые промышленные считывающие устройства формируют импульсы с активным низким уровнем, длительностью лишь немного более 1 мкс.

Большая длительность в значительной степени облегчает работу программ на не слишком быстродействующем или с замедленным выполнением других задач процессоре.

Общий вид декодера приведен на рис. 3.25 и 3.26.

Рис. 3.25. Общий вид декодера со стороны размещения элементов

Рис. 3.26. Общий вид декодера со стороны печати

Американская версия

Схема, представленная на рис. 3.27, значительно отличаясь от рассмотренной выше, приводит к очень близким результатам.

Рис. 3.27. Схема декодера на интегральной схеме фирмы American Magnetics

Основные функциональные отличия заключаются в следующем:

• значительно более высокая чувствительность, допускающая использование менее качественной или не очень хорошо настроенной головки;

• несколько меньший допуск к очень низким скоростям прохождения;

• импульс  имеет фиксированную длительность (приблизительно 23 мкс), то есть более короткую, чем в предыдущем случае при нормальных условиях работы;

• идентичные величины внешних компонентов для дорожек для плотностей записи как 75, так и 210 bpi;

• данные выдаются без инверсии.

Последняя особенность приводит к необходимости ставить инвертирующий каскад для линии  с целью обеспечения совместимости с предыдущей схемой и большинством промышленных считывающих устройств.

Поскольку каскад выполнен на обычном n-р-n транзисторе, ему дня нормальной работы требуется форсирующая RC-цепочка в цепи базы. Отсутствие такого конденсатора может привести к межсимвольной интерференции, то есть наложению текущих битов на последующие.

Следует отметить, что количество диодов в цепи отрицательной обратной связи при необходимости и в экспериментальных целях может варьироваться.

Обратим внимание и на то, что номиналы всех элементов были оптимизированы в соответствии с указаниями изготовителя интегральной схемы; в принципе рекомендуется их придерживаться. Печатная плата декодера, изображенная на рис. 3.28, также имеет небольшие размеры и допускает установку в непосредственной близости от головкодержателя.

Рис. 3.28. Печатная плата декодера на ИС фирмы American Magnetics

Напомним, что длина проводов, подсоединяющих головку к декодеру, не должна превышать 10 см, причем неважно, будет ли это витая пара или отдельные экранированные провода (поскольку вход усилителя симметричен, ни один из двух проводов головки не соединяется с «землей»).

Размещение элементов на плате декодера представлено на рис. 3.29. Здесь мы также частично обращаемся к технологии поверхностного монтажа (SMD).

Рис. 3.29. Размещение элементов на плате декодера, использующего ИС фирмы American Magnetics

Интегральная схема припаивается со стороны печати так же, как и форсирующий конденсатор 47 нФ, включенный параллельно с резистором 18 кОм. В качестве данного конденсатора целесообразно использовать конденсатор в стеклянном корпусе, похожий на диод. Это гарантирует минимальную длину соединений и экономит место со стороны компонентов.

Внешний вид декодера приведен на рис. 3.30 и 3.31, а перечень элементов — в табл. 3.3.

Рис. 3.30. Вид декодера со стороны размещения элементов

Рис. 3.31. Вид декодера со стороны печати

Таблица 3.3. Перечень элементов декодера

Несмотря на то что промышленные считывающие устройства для магнитных карт или считывающие устройства, построенные по нашим рекомендациям, могут быть использованы практически с любым процессором, мы разработали программы, позволяющие выполнять все вышеназванные исследования как обычно, на IBM РС-совместимом компьютере.

Подключение чрезвычайно просто, не затрагивает существующей конфигурации и использует порт для игровых приставок или джойстика.

Этот разъем типа DB15, которым, как правило, пренебрегают серьезные пользователи, предоставляет четыре логических входа для импульсных сигналов и весьма удобное напряжение питания + 5 В.

Этого более чем достаточно для подключения считывающего устройства магнитных карт. Схема подключения приведена на рис. 3.32.

Рис. 3.32. Подключение считывающего устройства к разъему джойстика ПК

Длина соединительных проводов (неэкранированных) не принципиальна и может достигать 1 м, по крайней мере в случае декодеров, построенных в соответствии с нашими схемами.

Считывание дорожки ISO 2

Логично сначала заинтересоваться именно этой дорожкой, расположенной посередине, поскольку она одновременно и наиболее используемая, и самая легкая в интерпретации. Даже при плотности 75 bpi сигналы, поступающие от декодера, могут быть достаточно высокой частоты.

Не доходя до программирования на ассемблере, нам пришлось использовать язык, известный своим быстродействием, — Turbo Pascal. Даже в этих условиях не стоит надеяться обойтись компьютером с производительностью ниже, чем у 386SX25, чьих возможностей едва хватает.

На сайте издательства www.dmk.ru содержатся исходный текст программы LECT75.PAS, приведенный выше, и соответствующий исполняемый файл LECT75.EXE. Эта программа создает файл CARTE.CAR, содержащий данные, считанные с дорожки, — 240 бит.