用 ESP32 模拟 Wiegand 刷卡器：开发门禁系统必备的小工具
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📅 最新动态：2025 年 3 月 17 日
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文章目录
- 前言
- 应用场景举个例子
- 项目目标
- 完整的功能流程长这样：
- 场景实战：用 ESP32 模拟“刷卡器”发卡号
- 举个例子：
- 连接示意：
- 代码解读：一步步拆给你看
- 应用主程序：发数据这一步怎么写的？
- 底层逻辑：两个定时器配合完成整个数据发送流程
- 小结
- 实战建议和注意事项
- 可以扩展成什么？
- 写在最后
前言
在做门禁相关项目的时候，Wiegand 协议是一种特别常见的数据通信方式。你如果用过门禁卡，大概率你刷卡那一瞬间，读卡器和控制器之间就是靠 Wiegand 协议在通信。
这次我们用 ESP32 实现一个简易的“Wiegand 模拟发卡器”，也可以叫“刷卡模拟器”。通过这套代码，你可以模拟发一段刷卡数据，验证接收端的反应。对于做硬件联调或者自动化测试特别有用。
应用场景举个例子
假设你现在在开发一个刷卡开门的控制器，但还没有卡、没有读卡器，那你怎么测试这个控制器有没有响应“刷卡”？
答案就是：用 ESP32 模拟一个“刷卡器”发出刷卡数据（比如模拟卡号），假装有人刷了卡，然后你观察控制器的反应（比如是否开门、是否打日志），就可以验证系统了。
项目目标
我们要用 ESP32，基于两个 GPIO 引脚，按照 Wiegand 协议的格式，发一段“卡号数据”，这个数据是我们自己设定的，发送方式用两个定时器（脉冲定时器和间隔定时器）配合完成。
完整的功能流程长这样：
- 配置两个 GPIO（模拟 Wiegand 的 DATA0 和 DATA1）
- 初始化定时器，精确控制发每一位 bit 的节奏
- 按照协议格式，从高位到低位依次发出数据
- 发完一段数据后，恢复空闲状态
场景实战：用 ESP32 模拟“刷卡器”发卡号
举个例子：
我们设定一个卡号：0x5a5a5a5a，用 Wiegand 的 26 位格式发送。你连上逻辑分析仪，就可以看到数据一个 bit 一个 bit 地从 GPIO0 / GPIO2 交替输出了，像极了真实刷卡时的波形。
连接示意：
ESP32 GPIO0 ——> 接收设备的 DATA0
ESP32 GPIO2 ——> 接收设备的 DATA1
GND ——> 接收设备的 GND
代码解读：一步步拆给你看
下面我们分段解读一下这套代码，看看背后到底是怎么实现的。
应用主程序：发数据这一步怎么写的？
#define DATA_PIN0_GPIO GPIO_NUM_0
#define DATA_PIN1_GPIO GPIO_NUM_2
uint64_t wiegand_data = 0x5a5a5a5a;
我们定义了两个 GPIO，一个负责发“0”，一个负责发“1”。
wiegand_io_config_t wiegand_io_config = {.data_pin0 = DATA_PIN0_GPIO,.data_pin1 = DATA_PIN1_GPIO,.pulse_width_us = 50, // 每个脉冲的低电平持续 50us.interval_width_us = 1000, // 每个位之间的间隔是 1ms
};
这是我们整个模拟器的节奏：50 微秒的“拉低”，1 毫秒一个节奏位。
ESP_ERROR_CHECK(wiegand_new_io(&wiegand_io_config, &wiegand_io_handle));
ESP_ERROR_CHECK(wiegand_io_send(wiegand_io_handle, &wiegand_data, 26));
第一行是初始化接口，第二行开始“发数据”。注意这里只发了 26 位（Wiegand 26 是最常见的格式）。
底层逻辑：两个定时器配合完成整个数据发送流程
间隔定时器的任务是啥？
→ 每隔一段时间（1ms）发送下一位。
脉冲定时器的任务是啥？
→ 控制当前 bit 拉低多久（比如 50 微秒），然后立刻拉高，形成脉冲。
if (*wiegand_io->current_data & wiegand_io->bit_mask) {gpio_set_level(wiegand_io->data_pin1, 0); // 当前位是 1，拉低 DATA1
} else {gpio_set_level(wiegand_io->data_pin0, 0); // 当前位是 0，拉低 DATA0
}
看清楚了吧？真正决定发哪一根线的，是 current_data 当前位的值。
if (!(wiegand_io->bit_mask >>= 1)) {xSemaphoreGiveFromISR(wiegand_io->sem, &task_woken); // 发完所有 bit
}
当所有 bit 都发完，就释放信号量告诉主程序结束了。
小结
| 模块名 | 干了什么事 |
|---|---|
wiegand_new_io | 初始化 GPIO 和定时器 |
wiegand_io_send | 设置要发的数据和 bit 数，启动定时器 |
interval_timer_cb | 控制每一位的发送节奏，判断发 0 还是 1 |
pulse_timer_cb | 控制信号拉低多久后再拉高，形成 Wiegand 脉冲 |
实战建议和注意事项
- 信号默认要拉高，因为 Wiegand 是低电平脉冲，所以空闲状态必须是高电平。
- Wiegand 的时间非常敏感，建议用定时器控制节奏，不要自己
vTaskDelay那种不精确的方法。 - 接收端要注意防抖，不然可能误读。
- 数据位数必须匹配，Wiegand 有 26、34、37、44 位等格式，收发两端必须一致。
可以扩展成什么？
你可以把这套“刷卡模拟器”继续扩展，做出更多有趣的玩法：
- 加个按键或触摸屏，刷不同的卡号
- 加个蓝牙/WiFi，远程控制刷卡
- 联动门禁控制器做自动化测试（比如连跑 100 次，测系统稳定性）
写在最后
这个项目看起来小，但它真的很适合练手，特别是对初学者来说：
你可以熟悉 GPIO、定时器、信号节奏控制这些关键技能，还能模拟真实场景做系统测试。