電子技術(shù)文獻綜述

　　電子技術(shù)是根據電子學(xué)的原理，運用電子元器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問(wèn)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)文獻綜述，希望對你有幫助!

　　摘要：本文講述了一種基于VHDL設計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(jiǎn)單等特點(diǎn)。以下是幾位專(zhuān)家用VHDL語(yǔ)言解決和設計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(zhù)社會(huì )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。密碼鎖以安全性高，成本低等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多人的歡迎。VHDL語(yǔ)言覆蓋面廣，描述能力強，所以采用VHDL語(yǔ)言所設計的密碼鎖更是受到絕大多數的人的接受和歡迎。

　　正文：

　　1.vhdl

　　1.1 vhdl語(yǔ)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和美國國防部確認為標準硬件描述語(yǔ)言 。自IEEE公布了VHDL的標準版本，各EDA公司相繼推出了自己的VHDL設計環(huán)境，或宣布自己的設計工具可以和VHDL接口。此后VHDL在電子設計領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標準的硬件描述語(yǔ)言。在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語(yǔ)言。有專(zhuān)家認為，在新的世紀中，VHDL語(yǔ)言將承擔起大部分的數字系統設計任務(wù)。除了含有許多具有硬件特征的語(yǔ)句外，VHDL的語(yǔ)言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類(lèi)似于一般的計算機高級語(yǔ)言。VHDL的程序結構特點(diǎn)是將一項工程設計，或稱(chēng)設計實(shí)體，分成外部和內部，既涉及實(shí)體的內部功能和算法完成部分。在對一個(gè)設計實(shí)體定義了外部界面后，一旦其內部開(kāi)發(fā)完成后，其他的設計就可以直接調用這個(gè)實(shí)體。這種將設計實(shí)體分成內外部分的概念是VHDL系統設計的基本點(diǎn)。

　　1.2 vhdl語(yǔ)言出現的背景

　　一種硬件描述語(yǔ)言廣義地說(shuō)是描述電子實(shí)體的語(yǔ)言，比如說(shuō)邏輯圖,電路圖等。但是由于一些大規模電路的出現，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。期間也出現過(guò)多種HDL語(yǔ)言,但都沒(méi)有得到大家的人認可，但是也為vhdl語(yǔ)言的出現奠定了一定的理論及試驗基礎。再后來(lái)就出現了vhdl語(yǔ)言。Vhdl語(yǔ)言主要針對的是電路設計等方面。密碼鎖在vhdl中的實(shí)現實(shí)際上就是vhdl語(yǔ)言在數字電路中的一種應用。

　　2.以下是幾位專(zhuān)家對基于vhdl語(yǔ)言的密碼鎖設計提出一些看法：

　　(1). 山東理工大學(xué)張雪實(shí)驗師針對基于vhdl語(yǔ)言的設計提出了數字密碼鎖的設計的思想，她的觀(guān)點(diǎn)是這樣的：

　　她就普通的密碼鎖做了一些總結，提出了一些普通密碼鎖所存在的缺點(diǎn)，比如說(shuō)安全性不夠高，無(wú)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(wèn)題，她提出了數字密碼鎖的概念，數字密碼鎖是在實(shí)際應用中使用得極其廣泛的一種數字電路，他的主要功能時(shí)用來(lái)對某些重要物品進(jìn)行加密保護，目的是避免無(wú)權人員使用某些設施或進(jìn)行越權操作。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(kāi)啟電鎖，密碼修改等功能。詳細說(shuō)明了該數字密碼鎖的內部結構及其主要功能，講述了數字密碼鎖的模塊劃分極其工作流程。在該數字電路設計中，采用了自頂向下的設計方法，主要目的是對數字系統進(jìn)行模塊劃分，這樣可以將設計簡(jiǎn)化成相對簡(jiǎn)單的模塊設計，不同的模塊完成數字系統中某一部分的具體功能。最后還對整個(gè)密碼鎖的實(shí)現過(guò)程做了整體的仿真效果，仿真反饋的結果可以驗證程序設計的可行性與可靠性。該數字密碼鎖的設計過(guò)程表明，用vhdl語(yǔ)言可以快速，靈活的設計出符合各種要求的數字密碼鎖，而且操作簡(jiǎn)單，稍加修改就可以改變密碼的位數，增強其安全性，且很容易做成ASIC芯片，使設計過(guò)程達到高度自動(dòng)化。

　　(2).湖南大學(xué)胡紅艷工程師針對基于VHDL語(yǔ)言的電子設計又提出了關(guān)于智能密碼鎖設計的觀(guān)點(diǎn)，她提出的設計理念如下：

　　隨著(zhù)社會(huì )物質(zhì)財富的日益增長(cháng)，安全防盜已成為全社會(huì )的問(wèn)題，彈子鎖由于結構上的局限已難以滿(mǎn)足當前社會(huì )管理和防盜要求，電子密碼由于其自身的優(yōu)勢,越來(lái)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用分離元件實(shí)現的,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(yǔ)言，在MAX+PLUS2環(huán)境下設計的一種新型的智能密碼鎖，首先針對智能密碼鎖的設計提出了一些要求，即該智能密碼鎖的密碼初始化，密碼設定，密碼修改以及輸入密碼的次數進(jìn)行了嚴格的規定。然后又介紹了該智能密碼鎖的總體結構以及結構中所用控制模塊的簡(jiǎn)單工作原理，最后還對該智能密碼鎖進(jìn)行了誤差分析。設計的這種新型的智能密碼鎖具有密碼預置和誤碼報警等功能,用一片FPGA芯片實(shí)現，從而大大簡(jiǎn)化了系統結構,降低了成本 提高了系統的保密性和可靠性。這款智能密碼鎖具有體積小，功耗低，價(jià)格便宜，安全可靠，維護何升級度十分方便等優(yōu)點(diǎn)，因此提出它具有較好的應用前景。

　　(3).西南交通大學(xué)的專(zhuān)家曹建國針對基于VHDL語(yǔ)言的電路設計提出了電子密碼鎖的設計與實(shí)現，他的見(jiàn)解如下：

　　針對以前的數字密碼鎖和智能密碼鎖中鎖存在的以下問(wèn)題，他提出了一些新的觀(guān)點(diǎn)，比如說(shuō)密碼的輸入一般采用機械式何觸摸式兩種鍵盤(pán)，機械式鍵盤(pán)易產(chǎn)生抖動(dòng)問(wèn)題，抖動(dòng)會(huì )造成幀丟失或出錯，這些都會(huì )降低圖像或聲音的質(zhì)量。因此他又提出了可以在系統中加入抖動(dòng)消除電路的思想。他介紹的是一種基于VHDL設計一種數字電子密碼鎖的原理何方法，該電子密碼鎖所用的開(kāi)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,主要達到以下的五個(gè)功能：數碼輸入，數碼清除，密碼激活，密碼修改，電鎖解除。接著(zhù)提出了他的設計思路極其原理，對密碼如何輸入，輸出及修改的過(guò)程都做了詳細的介紹并且還做了圖形分析。他提出了以 DSP/BIOS操作系統為軟件架構，以 DM642為核心構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

　　寬的變化具有較強的自適應能力。設計該電子密碼鎖的過(guò)程中所開(kāi)發(fā)的這個(gè)系統實(shí)現了整個(gè)系統的高度集成，開(kāi)發(fā)成本低，并在滿(mǎn)足實(shí)時(shí)傳輸的同時(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(guò)實(shí)例來(lái)說(shuō)明利用VHDL 語(yǔ)言實(shí)現數字系統的過(guò)程。以下是她用VHDL語(yǔ)言實(shí)現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上附加一部分代碼，使其滿(mǎn)足糾錯碼的條件。它屬于線(xiàn)性分組碼，由于漢明碼的抗干擾能力較強 ,至今仍是應用比較廣泛的一類(lèi)碼。漢明碼可以用數字門(mén)電路或移位寄存器等硬件電路來(lái)實(shí)現 ,但硬件電路搭接電路較復雜且易存在干擾。因此她介紹了采用 VHDL 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現漢明碼的編碼和譯碼過(guò)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(guò)時(shí)序仿真和下載后 ,觀(guān)察波形并進(jìn)行實(shí)際驗證 ,可以正確編碼譯碼 ,符合設計要求。本文介紹的基于 VHDL 語(yǔ)言的漢明碼的編碼和譯碼實(shí)現 ,簡(jiǎn)化了硬件的開(kāi)發(fā)和制作過(guò)程 ,易于仿真測試和修改 ,加強了系統的靈活性和抗干擾性 ,在實(shí)際中有一定的應用。

　　結束語(yǔ)：

　　從上面所舉的各位專(zhuān)家所提出的各種觀(guān)點(diǎn)可以看出，基于VHDL 語(yǔ)言所設計出來(lái)的多款密碼鎖, 均使用串行電路，這樣用一片FPGA芯片就可以實(shí)現實(shí)現, 從而大大簡(jiǎn)化了系統結構。提高了系統的保密性和可靠性。VHDL語(yǔ)言在數字電路設計中 ,自頂向下的設計方法的主要思想是對數字系統進(jìn)行模塊劃分 ,這樣可以將復雜的設計簡(jiǎn)化成相對簡(jiǎn)單的模塊設計 ,不同的模塊用來(lái)完成數字系統中某一部分的具體功能統, 其升級與改進(jìn)極其方便。用VHDL語(yǔ)言設計出來(lái)的密碼鎖具有結構較簡(jiǎn)單，成本較低，操作方便，易于維護和修改等優(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中來(lái)。

　　參考文獻：

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

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　　[7] 許琦.基于FPGA的電子密碼鎖的設計 [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(lèi)似人的智能，可以依據一定的程序，進(jìn)行有效的判斷并能做出決定。隨著(zhù)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(mǎn)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，還要加強人們對色彩、造型、舒適度等方面的研究，滿(mǎn)足人們對電子技術(shù)產(chǎn)品人性化需求。

　　集成化

　　電子系統集成系統，應該包含有電子子系統和電力應用系統兩個(gè)部分。其中，電力電子系統的集成在于建立一系列的標準芯片或者是模塊，通過(guò)集成滿(mǎn)足用戶(hù)需要的智能化應用系統。通過(guò)電子技術(shù)的集成，使得電子技術(shù)產(chǎn)品結構優(yōu)化，性能達到最大化。

　　網(wǎng)絡(luò )化

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )成為人們日常生活中非常普及的一種工具，遠程控制和監控技術(shù)得到迅速發(fā)展，從而使電子技術(shù)也順應網(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，這也導致電子技術(shù)在人們生活中更多的應用，滿(mǎn)足人們的需求，也促進(jìn)社會(huì )建設和經(jīng)濟發(fā)展�？梢詳嘌�，電子技術(shù)必將成為信息產(chǎn)業(yè)與傳統產(chǎn)業(yè)之間的重要環(huán)節和橋梁，也必將為大幅度節省、降低材料損耗、提高生產(chǎn)效率、加速經(jīng)濟發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

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