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1、更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 摘要：本文讲述了一种基于 VHDL 设计密 码锁的原理和方法，这种密码锁具有安全 性高，成本低，操作简单等特点。以下是 几位专家用 VHDL 语言解决和设计的密码 锁的方案以及实例描述。 关键词：VHDL 密码锁 前言：随着社会的发展和人们生活水平的 提高，人们的安全意识也逐渐加强。密码 锁以安全性高，成本低等优点受到越来越 多人的欢迎。VHDL 语言覆盖面广，描述 能力强，所以采用 VHDL 语言所设计的密 码锁更是受到绝大多数的人的接受和欢迎。正文： 1.vhdl 1.1 vhdl 语言的概
2、念及特点 VHDL 的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于 1982 年。1987 年底， VHDL 被 IEEE 和美国国防部确认为标准硬 件描述语言 。自 IEEE 公布了 VHDL 的标 准版本，各 EDA 公司相继推出了自己的更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ VHDL 设计环境，或宣布自己的设计工具 可以和 VHDL 接口。此后 VHDL 在电子设 计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了 原有的非标准的硬件描述语言
3、。在电子工 程领域，已成为事实上的通用硬件描述语 言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL 语言将承担起大部分的数字系统设计任务。 除了含有许多具有硬件特征的语句外， VHDL 的语言形式和描述风格与句法是十 分类似于一般的计算机高级语言。VHDL 的程序结构特点是将一项工程设计，或称 设计实体，分成外部和内部，既涉及实体 的内部功能和算法完成部分。在对一个设 计实体定义了外部界面后，一旦其内部开 发完成后，其他的设计就可以直接调用这 个实体。这种将设计实体分成内外部分的 概念是 VHDL 系统设计的基本点。 1.2 vhdl 语言出现的背景 一种硬件描述语言广义地说是描述电子实 体的语言，比如
4、说逻辑图,电路图等。但是 由于一些大规模电路的出现，逻辑图，布 尔方程已经不太适用，因此需要在更高层更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 次上描述系统。期间也出现过多种 HDL 语 言,但都没有得到大家的人认可，但是也为 vhdl 语言的出现奠定了一定的理论及试验 基础。再后来就出现了 vhdl 语言。Vhdl 语 言主要针对的是电路设计等方面。密码锁 在 vhdl 中的实现实际上就是 vhdl 语言在数 字电路中的一种应用。 2.以下是几位专家对基于 vhdl 语言的密码 锁设计提出一些看法： （1）. 山东理工大学张雪实验师针对
5、基于 vhdl 语言的设计提出了数字密码锁的设计 的思想，她的观点是这样的： 她就普通的密码锁做了一些总结，提出了 一些普通密码锁所存在的缺点，比如说安 全性不够高，无法进行密码核对等。因此 基于这些普通的密码锁所存在的问题，她 提出了数字密码锁的概念，数字密码锁是 在实际应用中使用得极其广泛的一种数字 电路，他的主要功能时用来对某些重要物 品进行加密保护，目的是避免无权人员使 用某些设施或进行越权操作。她在文章中 介绍的这款密码锁主要完成上锁，密码输更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 入，密码核对，开启电锁，密码修改等功 能。详
6、细说明了该数字密码锁的内部结构 及其主要功能，讲述了数字密码锁的模块 划分极其工作流程。在该数字电路设计中， 采用了自顶向下的设计方法，主要目的是 对数字系统进行模块划分，这样可以将设 计简化成相对简单的模块设计，不同的模 块完成数字系统中某一部分的具体功能。 最后还对整个密码锁的实现过程做了整体 的仿真效果，仿真反馈的结果可以验证程 序设计的可行性与可靠性。该数字密码锁 的设计过程表明，用 vhdl 语言可以快速， 灵活的设计出符合各种要求的数字密码锁， 而且操作简单，稍加修改就可以改变密码 的位数，增强其安全性，且很容易做成 ASIC 芯片，使设计过程达到高度自动化。 （2）.湖南大学胡红
7、艳工程师针对基于 VHDL 语言的电子设计又提出了关于智能 密码锁设计的观点，她提出的设计理念如 下：随着社会物质财富的日益增长，安全防 盗已成为全社会的问题，弹子锁由于结构更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 上的局限已难以满足当前社会管理和防盗 要求，电子密码由于其自身的优势,越来越 受到人们的青睐，但是目前使用的电子密 码锁大部分是基于单片机用分离元件实现 的,其成本较高且可靠性不能得以保证。基 于此她介绍了一种利用 EDA 技术和 VHDL 语言，在 MAX+PLUS2 环境下设计的一种 新型的智能密码锁，首先针对智能密码锁
8、 的设计提出了一些要求，即该智能密码锁 的密码初始化，密码设定，密码修改以及 输入密码的次数进行了严格的规定。然后 又介绍了该智能密码锁的总体结构以及结 构中所用控制模块的简单工作原理，最后 还对该智能密码锁进行了误差分析。设计 的这种新型的智能密码锁具有密码预置和 误码报警等功能,用一片 FPGA 芯片实现， 从而大大简化了系统结构,降低了成本 提高 了系统的保密性和可靠性。这款智能密码 锁具有体积小，功耗低，价格便宜，安全 可靠，维护何升级度十分方便等优点，因 此提出它具有较好的应用前景。 （3）.西南交通大学的专家曹建国针对基于更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆
9、丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ VHDL 语言的电路设计提出了电子密码锁 的设计与实现，他的见解如下：针对以前的数字密码锁和智能密码锁中 锁存在的以下问题，他提出了一些新的观 点，比如说密码的输入一般采用机械式何 触摸式两种键盘，机械式键盘易产生抖动 问题，抖动会造成帧丢失或出错，这些都 会降低图像或声音的质量。因此他又提出 了可以在系统中加入抖动消除电路的思想。 他介绍的是一种基于 VHDL 设计一种数字 电子密码锁的原理何方法，该电子密码锁 所用的开发工具为 ISE，还用了仿真工具 ModelismSE。首先对该电子密码锁的功能 进行了描述,主要达到以下的五个功能：数 码输入，数码
10、清除，密码激活，密码修改， 电锁解除。接着提出了他的设计思路极其 原理，对密码如何输入，输出及修改的过 程都做了详细的介绍并且还做了图形分析。 他提出了以 DSP/BIOS 操作系统为软件架 构，以 DM642 为核心构成了单芯片的多媒 体嵌入式硬件平台,采用了最新的 H.264 视 频压缩算法和基于 RTP/RTCP 协议的流媒更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 体实时传输技术，对网络带 宽的变化具有较强的自适应能力。设计该 电子密码锁的过程中所开发的这个系统实 现了整个系统的高度集成，开发成本低， 并在满足实时传输的同时还提供
11、了很高的 图像显示质量，具有良好的发展前景。 （4）徐州建筑职业技术学院教师刘燎原通 过实例来说明利用 VHDL 语言实现数字系 统的过程。以下是她用 VHDL 语言实现了 汉明码的编码和译码的原理以及部分汉明 码的编码源程序： 汉明码是在原编码的基础上附加一部分代 码，使其满足纠错码的条件。它属于线性 分组码，由于汉明码的抗干扰能力较强 ,至 今仍是应用比较广泛的一类码。汉明码可 以用数字门电路或移位寄存器等硬件电路 来实现 ,但硬件电路搭接电路较复杂且易存 在干扰。因此她介绍了采用 VHDL 语言来 实现汉明码的编码和译码过程。 下面是她给出的汉明码的编码及译码源程 序： 编码源程序：更多
12、请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ LIBRARYieee; USE ieee. std_logic_1164. ALL ; ENTITY hamenc IS PORT （datain : IN BIT_VECTOR 0 TO 3） ; hamout : OUT BIT_VECTOR （0 TO 7） ） ; END hamenc; ARCHITECTURE ver2 OF hamenc IS SIGNAL p0 , p1 , p2 , p4 : BIT; BEGINp0= (datain( 0) XOR datain( 1) )XO
13、R datain( 2);p1= (datain( 0 )XOR datain( 1 ) )XOR datain (3);p2= (datain (0) XOR datain( 2) XOR datain (3 );p4= ( datain( 1) XOR datain (2) XOR datain (3) ;hamout (4 TO 7)= (p0 , p1 , p2 , p4) ;hamout( 0 TO 3)= datain( 0 TO 3); END ver2; 译码源程序： LIBRARYieee;更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网
14、http:/ USE ieee. std_logic_1164.ALL ; ENTITY hamdec ISPORT( hamin : IN BIT_VECTOR( 0 TO 7 ); d0 d1 d2 d3p0 p1 p2 p4 dataout : OUT BIT_VECTOR (0 TO 3 ); d0 d1 d2 d3 sec , ded , ne : OUT BIT) ; diagnostic outputs END hamdec; ARCHITECTURE ver1 OF hamdec IS BEGIN PROCESS( hamin) VARIABLE syndrome : BIT_
15、VECTOR (3 DOWNTO 0) ; BEGIN syndrome (0) : =( hamin( 0) XOR hamin( 1) XOR hamin (2) XOR hamin (3) XOR hamin( 4) XOR hamin (5) XOR hamin( 6 ) XOR hamin (7) ; syndrome (1) : = (hamin(0) XOR hamin (1) XOR hamin (3)XOR hamin( 5) ; syndrome (2) : = (hamin (0) XOR hamin(2 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资料网http:/ 更多请访豆丁资料网更多请访豆丁资
