電子技術(shù)文獻(xiàn)綜述

　　電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理，運(yùn)用電子元器件設(shè)計(jì)和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問題的科學(xué)，包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。下面是小編精心整理的電子技術(shù)文獻(xiàn)綜述，希望對你有幫助!

　　摘要：本文講述了一種基于VHDL設(shè)計(jì)密碼鎖的原理和方法，這種密碼鎖具有安全性高，成本低，操作簡單等特點(diǎn)。以下是幾位專家用VHDL語言解決和設(shè)計(jì)的密碼鎖的方案以及實(shí)例描述。

　　關(guān)鍵詞：VHDL 密碼鎖

　　前言：隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們的安全意識也逐漸加強(qiáng)。密碼鎖以安全性高，成本低等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多人的歡迎。VHDL語言覆蓋面廣，描述能力強(qiáng)，所以采用VHDL語言所設(shè)計(jì)的密碼鎖更是受到絕大多數(shù)的人的接受和歡迎。

　　正文：

　　1.vhdl

　　1.1 vhdl語言的概念及特點(diǎn)

　　VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,誕生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美國國防部確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言 。自IEEE公布了VHDL的標(biāo)準(zhǔn)版本，各EDA公司相繼推出了自己的VHDL設(shè)計(jì)環(huán)境，或宣布自己的設(shè)計(jì)工具可以和VHDL接口。此后VHDL在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言。在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語言。有專家認(rèn)為，在新的世紀(jì)中，VHDL語言將承擔(dān)起大部分的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高級語言。VHDL的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，或稱設(shè)計(jì)實(shí)體，分成外部和內(nèi)部，既涉及實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。在對一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開發(fā)完成后，其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個(gè)實(shí)體。這種將設(shè)計(jì)實(shí)體分成內(nèi)外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)。

　　1.2 vhdl語言出現(xiàn)的背景

　　一種硬件描述語言廣義地說是描述電子實(shí)體的語言，比如說邏輯圖,電路圖等。但是由于一些大規(guī)模電路的出現(xiàn)，邏輯圖，布爾方程已經(jīng)不太適用，因此需要在更高層次上描述系統(tǒng)。期間也出現(xiàn)過多種HDL語言,但都沒有得到大家的人認(rèn)可，但是也為vhdl語言的出現(xiàn)奠定了一定的理論及試驗(yàn)基礎(chǔ)。再后來就出現(xiàn)了vhdl語言。Vhdl語言主要針對的是電路設(shè)計(jì)等方面。密碼鎖在vhdl中的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上就是vhdl語言在數(shù)字電路中的一種應(yīng)用。

　　2.以下是幾位專家對基于vhdl語言的密碼鎖設(shè)計(jì)提出一些看法：

　　(1). 山東理工大學(xué)張雪實(shí)驗(yàn)師針對基于vhdl語言的設(shè)計(jì)提出了數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)的思想，她的觀點(diǎn)是這樣的：

　　她就普通的密碼鎖做了一些總結(jié)，提出了一些普通密碼鎖所存在的缺點(diǎn)，比如說安全性不夠高，無法進(jìn)行密碼核對等。因此基于這些普通的密碼鎖所存在的問題，她提出了數(shù)字密碼鎖的概念，數(shù)字密碼鎖是在實(shí)際應(yīng)用中使用得極其廣泛的一種數(shù)字電路，他的主要功能時(shí)用來對某些重要物品進(jìn)行加密保護(hù)，目的是避免無權(quán)人員使用某些設(shè)施或進(jìn)行越權(quán)操作。她在文章中介紹的這款密碼鎖主要完成上鎖，密碼輸入，密碼核對，開啟電鎖，密碼修改等功能。詳細(xì)說明了該數(shù)字密碼鎖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其主要功能，講述了數(shù)字密碼鎖的模塊劃分極其工作流程。在該數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法，主要目的是對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，這樣可以將設(shè)計(jì)簡化成相對簡單的模塊設(shè)計(jì)，不同的模塊完成數(shù)字系統(tǒng)中某一部分的具體功能。最后還對整個(gè)密碼鎖的實(shí)現(xiàn)過程做了整體的仿真效果，仿真反饋的結(jié)果可以驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)的可行性與可靠性。該數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)過程表明，用vhdl語言可以快速，靈活的設(shè)計(jì)出符合各種要求的數(shù)字密碼鎖，而且操作簡單，稍加修改就可以改變密碼的位數(shù)，增強(qiáng)其安全性，且很容易做成ASIC芯片，使設(shè)計(jì)過程達(dá)到高度自動化。

　　(2).湖南大學(xué)胡紅艷工程師針對基于VHDL語言的電子設(shè)計(jì)又提出了關(guān)于智能密碼鎖設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，她提出的設(shè)計(jì)理念如下：

　　隨著社會物質(zhì)財(cái)富的日益增長，安全防盜已成為全社會的問題，彈子鎖由于結(jié)構(gòu)上的局限已難以滿足當(dāng)前社會管理和防盜要求，電子密碼由于其自身的優(yōu)勢,越來越受到人們的青睞，但是目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)用分離元件實(shí)現(xiàn)的,其成本較高且可靠性不能得以保證�；�于此她介紹了一種利用EDA技術(shù)和VHDL語言，在MAX+PLUS2環(huán)境下設(shè)計(jì)的一種新型的智能密碼鎖，首先針對智能密碼鎖的設(shè)計(jì)提出了一些要求，即該智能密碼鎖的密碼初始化，密碼設(shè)定，密碼修改以及輸入密碼的次數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。然后又介紹了該智能密碼鎖的總體結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)中所用控制模塊的簡單工作原理，最后還對該智能密碼鎖進(jìn)行了誤差分析。設(shè)計(jì)的這種新型的智能密碼鎖具有密碼預(yù)置和誤碼報(bào)警等功能,用一片F(xiàn)PGA芯片實(shí)現(xiàn)，從而大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),降低了成本 提高了系統(tǒng)的保密性和可靠性。這款智能密碼鎖具有體積小，功耗低，價(jià)格便宜，安全可靠，維護(hù)何升級度十分方便等優(yōu)點(diǎn)，因此提出它具有較好的應(yīng)用前景。

　　(3).西南交通大學(xué)的專家曹建國針對基于VHDL語言的電路設(shè)計(jì)提出了電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，他的見解如下：

　　針對以前的數(shù)字密碼鎖和智能密碼鎖中鎖存在的以下問題，他提出了一些新的觀點(diǎn)，比如說密碼的輸入一般采用機(jī)械式何觸摸式兩種鍵盤，機(jī)械式鍵盤易產(chǎn)生抖動問題，抖動會造成幀丟失或出錯，這些都會降低圖像或聲音的質(zhì)量。因此他又提出了可以在系統(tǒng)中加入抖動消除電路的思想。他介紹的是一種基于VHDL設(shè)計(jì)一種數(shù)字電子密碼鎖的原理何方法，該電子密碼鎖所用的開發(fā)工具為ISE，還用了仿真工具M(jìn)odelismSE。首先對該電子密碼鎖的功能進(jìn)行了描述,主要達(dá)到以下的五個(gè)功能：數(shù)碼輸入，數(shù)碼清除，密碼激活，密碼修改，電鎖解除。接著提出了他的設(shè)計(jì)思路極其原理，對密碼如何輸入，輸出及修改的過程都做了詳細(xì)的介紹并且還做了圖形分析。他提出了以 DSP/BIOS操作系統(tǒng)為軟件架構(gòu)，以 DM642為核心構(gòu)成了單芯片的多媒體嵌入式硬件平臺,采用了最新的 H.264視頻壓縮算法和基于RTP/RTCP協(xié)議的流媒體實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)帶

　　寬的變化具有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力。設(shè)計(jì)該電子密碼鎖的過程中所開發(fā)的這個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的高度集成，開發(fā)成本低，并在滿足實(shí)時(shí)傳輸?shù)耐瑫r(shí)還提供了很高的圖像顯示質(zhì)量，具有良好的發(fā)展前景。

　　(4)徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師劉燎原通過實(shí)例來說明利用VHDL 語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的過程。以下是她用VHDL語言實(shí)現(xiàn)了漢明碼的編碼和譯碼的原理以及部分漢明碼的編碼源程序：

　　漢明碼是在原編碼的基礎(chǔ)上附加一部分代碼，使其滿足糾錯碼的條件。它屬于線性分組碼，由于漢明碼的抗干擾能力較強(qiáng) ,至今仍是應(yīng)用比較廣泛的一類碼。漢明碼可以用數(shù)字門電路或移位寄存器等硬件電路來實(shí)現(xiàn) ,但硬件電路搭接電路較復(fù)雜且易存在干擾。因此她介紹了采用 VHDL 語言來實(shí)現(xiàn)漢明碼的編碼和譯碼過程。

　　下面是她給出的漢明碼的編碼及譯碼源程序：

　　編碼源程序：

　　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;

　　BEGIN

　　p0〈= (datain( 0) XOR datain( 1) )XOR 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;

　　譯碼源程序：

　　LIBRARYieee;

　　USE ieee. std_logic_1164.ALL ;

　　ENTITY hamdec IS

　　PORT( 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_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 )XOR hamin (3)XOR hamin (6)) ;

　　syndrome (3) : =((( hamin (1) XOR hamin (2) XOR hamin (3)XOR hamin (7)) ;

　　IF (syndrome =“0000”) THEN

　　ne〈=‘1’;

　　ded〈=‘0’;

　　sec〈=‘0’;

　　Dataout( 0 TO 3) 〈= hamin( 0 TO 3) ;

　　ELSIF (syndrome (0) =‘1’) THEN

　　ne〈=‘0’;

　　ded〈=‘0’;

　　sec〈=‘1’;

　　CASE syndrome( 3 DOWNTO 1) IS

　　WHEN“000”|“001”|“010”|“100”=〉

　　Dataout( 0 TO 3 )〈= hamin( 0 TO 3 ); -

　　WHEN“011”=〉dataout( 0)〈= NOT hamin (0 );

　　Dataout(1 TO 3) 〈= hamin (1 TO 3) ;

　　WHEN“101”=〉dataout (1) 〈= NOT hamin( 1) ;

　　Dataout( 0) 〈= hamin (0) ;

　　dataout (2 TO 3) 〈= hamin( 2 TO 3) ;

　　WHEN“110”=〉dataout( 2) 〈= NOT hamin (2) ;

　　Dataout( 3 )〈= hamin( 3) ;

　　Dataout( 0 TO 1) 〈= hamin( 0 TO 1) ;

　　WHEN“111”=〉dataout (3) 〈= NOT hamin( 3) ;

　　Dataout( 0 TO 2) 〈= hamin (0 TO 2) ;

　　END CASE;

　　ELSIF (syndrome( 0 )= ‘0’ AND (syndrome( 3DOWNTO 1) / =“000” )THEN

　　ne〈=‘0’;

　　ded〈=‘1’;

　　sec〈=‘0’;

　　dataout (0 TO 3 )〈=“0000”;

　　END IF;

　　END PROCESS;

　　END ver1;

　　該程序使用 Quartus Ⅱ軟件進(jìn)行邏輯綜合功能模擬與定時(shí)分析。通過時(shí)序仿真和下載后 ,觀察波形并進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證 ,可以正確編碼譯碼 ,符合設(shè)計(jì)要求。本文介紹的基于 VHDL 語言的漢明碼的編碼和譯碼實(shí)現(xiàn) ,簡化了硬件的開發(fā)和制作過程 ,易于仿真測試和修改 ,加強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和抗干擾性 ,在實(shí)際中有一定的應(yīng)用。

　　結(jié)束語：

　　從上面所舉的各位專家所提出的各種觀點(diǎn)可以看出，基于VHDL 語言所設(shè)計(jì)出來的多款密碼鎖, 均使用串行電路，這樣用一片F(xiàn)PGA芯片就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn), 從而大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。提高了系統(tǒng)的保密性和可靠性。VHDL語言在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中 ,自頂向下的設(shè)計(jì)方法的主要思想是對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分 ,這樣可以將復(fù)雜的設(shè)計(jì)簡化成相對簡單的模塊設(shè)計(jì) ,不同的模塊用來完成數(shù)字系統(tǒng)中某一部分的具體功能統(tǒng), 其升級與改進(jìn)極其方便。用VHDL語言設(shè)計(jì)出來的密碼鎖具有結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低，操作方便，易于維護(hù)和修改等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是雖然它的成本較低，但是由于使用了電子芯片，因此現(xiàn)在還是只能在大中型企業(yè)中使用，還不能普及到我們的生活當(dāng)中來。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2] 胡紅艷,李旭華.基于VHDL語言的智能密碼鎖設(shè)計(jì) [J].微計(jì)算機(jī)信息 ,2006,(14) .

　　[3] 曹建國,王威,王丹.一種基于VHDL的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].安防科技 ,2007,(02) .

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　　[7] 許琦.基于FPGA的電子密碼鎖的設(shè)計(jì) [J].科技信息(學(xué)術(shù)版) ,2006,(10)

　　發(fā)展前景

　　科技的日新月異，使得電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展成為了可能。電子技術(shù)在以后的日子，有其廣泛的發(fā)展前景。

　　智能化和人性化

　　電子技術(shù)的智能化，是電子技術(shù)具有類似人的智能，可以依據(jù)一定的程序，進(jìn)行有效的判斷并能做出決定。隨著模糊控制、納米技術(shù)等人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和推廣，電子技術(shù)產(chǎn)品的智能化將成為主要特性；智能化的發(fā)展使得電子技術(shù)可以更加的人性化。人性化是電子技術(shù)的一個(gè)特性，人是電子技術(shù)產(chǎn)品的使用者，所以賦予電子技術(shù)需要滿足人性化的需求。因此，電子技術(shù)產(chǎn)品不僅要具有最優(yōu)性能，還要加強(qiáng)人們對色彩、造型、舒適度等方面的研究，滿足人們對電子技術(shù)產(chǎn)品人性化需求。

　　集成化

　　電子系統(tǒng)集成系統(tǒng)，應(yīng)該包含有電子子系統(tǒng)和電力應(yīng)用系統(tǒng)兩個(gè)部分。其中，電力電子系統(tǒng)的集成在于建立一系列的標(biāo)準(zhǔn)芯片或者是模塊，通過集成滿足用戶需要的智能化應(yīng)用系統(tǒng)。通過電子技術(shù)的集成，使得電子技術(shù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，性能達(dá)到最大化。

　　網(wǎng)絡(luò)化

　　隨著網(wǎng)絡(luò)成為人們?nèi)粘Ｉ�活中非常普及的一種工具，遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控技術(shù)得到迅速發(fā)展，從而使電子技術(shù)也順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢，網(wǎng)絡(luò)化特性更加的明顯。

　　綜上所述，新技術(shù)的快速發(fā)展，使電子技術(shù)在不斷的發(fā)展，這也導(dǎo)致電子技術(shù)在人們生活中更多的應(yīng)用，滿足人們的需求，也促進(jìn)社會建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。可以斷言，電子技術(shù)必將成為信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之間的重要環(huán)節(jié)和橋梁，也必將為大幅度節(jié)省、降低材料損耗、提高生產(chǎn)效率、加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

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