基于FPGA的电子密码锁设计.doc

1、摘 草鱼 草鱼要 草鱼 随着电子技术的发展 ， 鲤鱼 具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少 、 pork安全性差的机械式密码锁已是必然趋势 。 草鱼 电子密码锁与普通机械锁相比 ， 鲤鱼 具有许多独特的优点 ：pork保密性好 ， 鲤鱼 防盗性强 ， 鲤鱼 可以不用钥匙 ， 鲤鱼 记住密码即可开锁等 。 草鱼 目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术 ， 鲤鱼 以单片机为主要器件 ， 鲤鱼 其编码器与解码器的生成为软件方式 。 草鱼 在实际应用中 ， 鲤鱼 由于程序容易跑飞 ， 鲤鱼 系统的可靠性能较差 。 草鱼草鱼 本文主要阐述了一种基于现场可编程门阵列 FPGA 器件的电子密码锁的

2、 设计方法 。 草鱼用 FPGA 器件构造系统 ， 鲤鱼 所有算法完全由硬件电路来实现 ， 鲤鱼 使得系统的工作可靠性大为提高 。 草鱼 由于 FPGA 具有现场可编程功能 ， 鲤鱼 当设计需要更改时 ， 鲤鱼 只需更改 FPGA 中的控制和接口电路 ， 鲤鱼 利用 EDA 工具将更新后的设计下载到 FPGA 中即可 ， 鲤鱼 无需更改外部电路的设计 ， 鲤鱼 大大提高了设计的效率 。 草鱼 因此 ， 鲤鱼 采用 FPGA 开发的数字系统 ， 鲤鱼 不仅具有很高的工作可靠性 ， 鲤鱼 而且升级也极其方便 。 草鱼草鱼 本文采用 EDA 技术 ， 鲤鱼 利用 Quartus 草鱼 II 工作平台

3、和硬件描述语言 ， 鲤鱼 设计了一种电子 密码锁 ， 鲤鱼 并通过一片 FPGA 芯片实现 。 草鱼草鱼 关键词 ： pork电子密码锁 ； porkFPGA； pork硬件描述语言 ； porkEDA 草鱼 草鱼 Abstract 草鱼 With 草鱼 the 草鱼 development 草鱼 of 草鱼 electronic 草鱼 technology, 草鱼 electronic 草鱼 password 草鱼 lock 草鱼 with 草鱼burglar 草鱼 alarm 草鱼 and 草鱼 other 草鱼 functions 草鱼 replacing 草鱼 less 草鱼 pass

4、word 草鱼 and 草鱼 poor 草鱼 security 草鱼mechanical 草鱼 code 草鱼 lock 草鱼 is 草鱼 an 草鱼 inevitable 草鱼 trend. 草鱼 compared 草鱼 electronic 草鱼 password 草鱼 lock 草鱼with 草鱼 ordinary 草鱼 mechanical 草鱼 locks, 草鱼 it 草鱼 has 草鱼 many 草鱼 unique 草鱼 advantages 草鱼 ： pork 草鱼 confidentiality, 草鱼and 草鱼 security 草鱼 in 草鱼 nature, 草鱼 d

5、o 草鱼 not 草鱼 use 草鱼 the 草鱼 key, 草鱼 remember 草鱼 password 草鱼 can 草鱼 unlock 草鱼 it 草鱼 etc 草鱼 .Most 草鱼 electronic 草鱼 password 草鱼 locks 草鱼 we 草鱼 used 草鱼 now 草鱼 is 草鱼 based 草鱼 upon 草鱼 SCM 草鱼 technology 草鱼 ,SCM 草鱼 is 草鱼 its 草鱼 mainly 草鱼 device 草鱼 ,and 草鱼 the 草鱼 creating 草鱼 of 草鱼 encoding 草鱼 and 草鱼 decoding 草

6、鱼 devices 草鱼 is 草鱼the 草鱼 fashion 草鱼 of 草鱼 Software 草鱼 mode. 草鱼 In 草鱼 practical 草鱼 application, 草鱼 the 草鱼 reliability 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 system 草鱼may 草鱼 be 草鱼 worse 草鱼 because 草鱼 of 草鱼 easy 草鱼 running 草鱼 fly 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 programme.草鱼 This 草鱼 paper 草鱼 mainly 草鱼 expatiates 草鱼 a 草鱼 design 草鱼 me

7、thod 草鱼 of 草鱼 electronic 草鱼 password 草鱼 lock 草鱼 based 草鱼upon 草鱼 Field 草鱼 Programmable 草鱼 Gate 草鱼 Array 草鱼 device. 草鱼 We 草鱼 use 草鱼 FPGA 草鱼 devices 草鱼 to 草鱼 construct 草鱼system 草鱼 , 草鱼 all 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 algorithm 草鱼 entirely 草鱼 achieved 草鱼 by 草鱼 the 草鱼 hardware 草鱼 circuit 草鱼 , 草鱼 because 草鱼 of 草鱼 FPG

8、A 草鱼 has 草鱼 the 草鱼 function 草鱼 of 草鱼 ISP 草鱼 , 草鱼 when 草鱼 the 草鱼 design 草鱼 needs 草鱼 to 草鱼 be 草鱼 changed 草鱼 We 草鱼 only 草鱼need 草鱼 to 草鱼 change 草鱼 the 草鱼 control 草鱼 and 草鱼 interface 草鱼 circuit 草鱼 of 草鱼 FPGA,EDA 草鱼 tools 草鱼 are 草鱼 used 草鱼 to 草鱼download 草鱼 the 草鱼 updated 草鱼 design 草鱼 to 草鱼 FPGA 草鱼 without

9、 草鱼 changing 草鱼 the 草鱼 design 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 external 草鱼circuit 草鱼 , 草鱼 this 草鱼 greatly 草鱼 enhance 草鱼 the 草鱼 efficiency 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 design 草鱼 .Therefore 草鱼 , 草鱼 we 草鱼 use 草鱼FPGA 草鱼 to 草鱼 empolder 草鱼 the 草鱼 digital 草鱼 system 草鱼 has 草鱼 not 草鱼 only 草鱼 high 草鱼 reliability 草鱼 but 草鱼 also 草鱼extremely

10、 草鱼 convenient 草鱼 of 草鱼 upgrading 草鱼 and 草鱼 improvement 草鱼 .In 草鱼 this 草鱼 paper 草鱼 ,we 草鱼 use 草鱼 EDA 草鱼technology 草鱼 , 草鱼 Quartus 草鱼 II 草鱼 platform 草鱼 and 草鱼 hardware 草鱼 description 草鱼 language 草鱼 designing 草 鱼 an 草鱼electronic 草鱼 password 草鱼 lock 草鱼 ,and 草鱼 it 草鱼 achieved 草鱼 through 草鱼 an 草鱼 FPGA 草鱼

11、 chip.草鱼 Key 草鱼 words： pork 草鱼 electronic 草鱼 password 草鱼 lock； porkFPGA； porkhardware 草鱼 description 草鱼 language； porkEDA 草鱼草鱼 I 1 目 草鱼 录 草鱼 1 草鱼绪论 草鱼（标题部分的格式很多不对 ， 鲤鱼检查修改） 1 草鱼 1.1 草鱼本课题研究的国内外现状及其发展 2 草鱼 1.2 草鱼本课题研究的目的和意义 2 草鱼 2 草鱼关键技术简介 3 草鱼 2.1 草鱼FPGA 硬件设计描述 4 草鱼 2.1.1 FPGA 的设计流程 4 草鱼 2.1.2 VHDL

12、语言的基本结构 5 草鱼 2.1.3 自上而下（ TOP 草鱼DOWN）的设计方法 6 草鱼 2.2 草鱼设计语言 、 p ork仿真平台与开发系统 6 草鱼 2.3 草鱼用 Quartus进行系统开发的设计流程 7 草鱼 3 草鱼系统总体设计 7 草鱼 3.1 草鱼电子密码锁设计的原理 7 草鱼 3.2 草鱼方案的提出 9 草鱼 3.3 草鱼系统设计要求 9 草鱼 3.4 草鱼系统设计描述 9 草鱼 3.5 草鱼各功能模块描述 10 草鱼 3.6 草鱼系统流程 11 草鱼 4 草鱼系统详细设计 12 草鱼 4.1 草鱼输入模块 12 草鱼 4.1.1 时序产生电路 12 草鱼 4.1.2 按

13、键消抖电路 12 草鱼 4.1.3 键盘扫描电路 14 草鱼 4.1.4 键盘译码电路 16 草鱼 4.1.5 键盘输入模块的实现 18 草鱼 4.2 草鱼电子密码锁控制模块 18 草鱼 4.2.1 控制模块的描述 18 草鱼 4.2.2 控制模块的状态图与 ASM图 19 草鱼 4.2.3 控制模块的实现 20 草鱼 4.3 草鱼电子密码锁显示模块 20 草鱼 4.3.1 数码管显示原理 20 草鱼 II 4.3.2 译码显示的实现 21 草鱼 5 草鱼系统仿真 22 草鱼 5.1 草鱼系统的有关编译与仿真 22 草鱼 5.2 草鱼去抖模块的仿真 22 草鱼 5.3 草鱼密码锁输入电路的仿真

14、 23 草鱼 5.4 草鱼密码锁控制电路的仿真 23 草鱼 5.5 草鱼系统整体仿真 24 草鱼 5.6 草鱼数码管译码器仿真 25 草鱼 6 草鱼.结束语 26 草鱼 致谢 27 草鱼 参考文献 28 草鱼 草鱼 基于 FPGA 的电子密码锁设计 - 1 - 绪论 草鱼 草鱼 随着大规模和超大规模可编程器件在 FPGA 技术支持下的广泛应用 ， 鲤鱼使现代化 草鱼 设计计算已进入一个全新的阶段 ， 鲤鱼从设计思想 、 pork设计工具一直到实现方式都发生了诸多变化 。 草鱼 草鱼 在 FPGA 技术中 ， 鲤鱼最为引人瞩目的是以现代电子技术为特征的逻辑设计仿真测试技术 。 草鱼改技术只需通过

15、计算机就能对所设计的电子系统从不 同层次的性能特点上进行一些列准确测试和仿真 ； pork在完成实际系统的设计后 ， 鲤鱼还能对系统上的目标器件进行边界扫描测试 。 草鱼随着技术的发展 ， 鲤鱼科技的日趋夜新电子密码锁种类比较多 ， 鲤鱼发展更是快 。 草鱼电子密码锁系统主要由电子锁体 、 pork电子密匙等部分组成 ， 鲤鱼一把电子密匙里能存放多组开锁密码 ， 鲤鱼用户在使用过程中能够随时修改开锁密码 ， 鲤鱼更新或配制钥匙里开锁密码 。 草鱼一把电子锁可配制多把钥匙 。 草鱼下面就是现在主流电子密码锁 。 草鱼 草鱼 遥控式电子防盗锁目前常见的遥控式电子防盗锁主要有光遥控和无线电遥控两类

16、。 草鱼键盘式电子密码锁从目前的技术水平和市场认可程度看 ， 鲤鱼使用最为广泛的是键盘式电子密码锁 ， 鲤鱼该产品主要应用于保险箱 、 pork保险柜和金库 ， 鲤鱼还有一部分应用于保管箱和运钞车 。 草鱼卡式电子防盗锁使用各种 “卡 ”作为钥匙的电子防盗锁是当前最为活跃的产品 ， 鲤鱼无论卡的种类如何多种多样 ， 鲤鱼按照输入卡的操作方式 ， 鲤鱼都可分为接触式卡和非接触式卡两大类 。 草鱼生物特征防盗锁人的某些与生俱来的个性特征（如手 、 pork眼睛 、 pork声音的特征）几乎不可重复 ， 鲤鱼 作为 “钥匙 ”就是唯一的（除非被逼迫或伤害） ， 鲤鱼 因此 ，鲤鱼 利 用生物特征做密

17、码的电子防盗锁 ， 鲤鱼 也特别适合金融业注重 “验明正身 ”的行业特点 。草鱼 草鱼 本文介绍的基于 FPGA 的电子密码锁电路具有显示接口 ， 鲤鱼显示时可以是明文也可以是密文星号 。 草鱼由于 FPGA 具有 ISP 功能 ， 鲤鱼当用户需要更改时 ， 鲤鱼如增加口令位数和更改口令权限管理时 ， 鲤鱼 只需更改 FPGA 中的控制和接口电路 ， 鲤鱼 利用 EDA 工具将更新后的设计下载到 FPGA 中即可 ， 鲤鱼无需更改外部电路 ， 鲤鱼这就大大提高了设计效率 。 草鱼而且采用 FPGA 设计的电子密码锁与单片机控制的电子密码锁相比结构简单 、 pork具有更高的系统 保密性和可靠性

18、 。 草鱼这种基于 FPGA 的电子密码锁可以应用在办公室 、 pork仓库 、 pork宾馆等人员经常变动的场所 。 草鱼 草鱼草鱼 FPGA 技术是现代电子工程领域的一门新技术 ， 鲤鱼 提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计的方法 。 草鱼 它是从计算机辅助设计（ CAD） 、 pork计算机辅助制造（ CAM） 、 pork计算机辅助测试（ CAT）和计算机辅助工程（ CAE）等技术发展而来的 。 草鱼设计者只需要对系统功能进行描述 ， 鲤鱼在 FPGA 工具的帮助下即可完成系统设计 ， 鲤鱼从而为电子产品基于 FPGA 的电子密码锁设计 - 2 - 的设计和开发缩短了实践降低了成本

19、 ， 鲤鱼提高 了系统的可靠性 。 草鱼 草鱼 本课题研究的国内外现状及其发展 草鱼 随着人们生活水平的提高和安全意识的加强 ， 鲤鱼对安全的要求也就越来越高 。 草鱼锁自古以来就是把守护门的铁将军 ， 鲤鱼人们对它要求甚高 ， 鲤鱼既要安全可靠的防盗 ， 鲤鱼又要使用方便 ， 鲤鱼这也是制锁者长期以来研制的主题 。 草鱼随着电子技术的发展 ， 鲤鱼各类电子产品应运而生 ， 鲤鱼 电子密码锁就是其中之一 。 草鱼 据有关资料介绍 ， 鲤鱼 电子密码锁的研究从 20 世纪30 年代就开始了 ， 鲤鱼在一些特殊场所早就有所应用 。 草鱼这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程 。 草鱼研究这种锁的

20、初衷 ， 鲤鱼就是为提高锁的安全性 。 草鱼由于电子锁的密钥量（密码量）极大 ， 鲤鱼可以与机械锁配合使用 ， 鲤鱼并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患 。 草鱼电子锁只需记住一组密码 ， 鲤鱼无需携带金属钥匙 ， 鲤鱼免除了人们携带金属钥匙的烦恼 ， 鲤鱼而被越来越多的人所欣赏 。 草鱼电子锁的种类繁多 ， 鲤鱼例如数码锁 ， 鲤鱼指纹锁 ， 鲤鱼磁卡锁 ， 鲤鱼 IC 卡锁 ， 鲤鱼生物锁等 。 草鱼但较实用的还是按键式电子密码锁 。 草鱼 草鱼 20 世纪 80年代后 ， 鲤鱼 随着电子锁专用集成电路的出现 ， 鲤鱼 电子锁的体积缩小 ， 鲤鱼 可靠性提高 ， 鲤鱼成本较高 ， 鲤鱼是

21、适合使用在安全性 要求较高的场合 ， 鲤鱼且需要有电源提供能量 ， 鲤鱼使用还局限在一定范围 ， 鲤鱼难以普及 ， 鲤鱼所以对它的研究一直没有明显进展 。 草鱼 草鱼 目前 ， 鲤鱼在西方发达国家 ， 鲤鱼电子密码锁技术相对先进 ， 鲤鱼种类齐全 ， 鲤鱼电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中 ， 鲤鱼通过多种更加安全 ， 鲤鱼更加可靠的技术实现大门的管理 。 草鱼在我国电子锁整体水平尚处于国际上 70 年代左右 ， 鲤鱼 电子密码锁的成本还很高 ， 鲤鱼 市场上仍以按键电子锁为主 ， 鲤鱼按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平 ， 鲤鱼现国内有几个厂生产供应市场 。 草鱼但国内自行研制开

22、发的电子 锁 ， 鲤鱼其市场结构尚未形成 ， 鲤鱼应用还不广泛 。 草鱼国内的不少企业也引进了世界上先进的技术 ， 鲤鱼发展前景非常可观 。 草鱼希望通过不断的努力 ， 鲤鱼使电子密码锁在我国也能得到广泛应用 。 草鱼 草鱼 目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术 ， 鲤鱼以单片机为主要器件 ， 鲤鱼其编码器与解码器的生成为软件方式 。 草鱼在实际应用中 ， 鲤鱼由于程序容易跑飞 ， 鲤鱼系统的可靠性能较差 。 草鱼基于现场可编程逻辑门阵列 FPGA 器件的电子密码锁 ， 鲤鱼用 FPGA 器件构造系统 ， 鲤鱼 所有算法完全由硬件电路来实现 ， 鲤鱼 使得系统的工作可靠性大为提高 。 草

23、鱼 由 于 FPGA具有现场可编程功能 ， 鲤鱼当设计需要更改时 ， 鲤鱼只需更改 FPGA 中的控制和接口电路 ， 鲤鱼利用 EDA 工具将更新后的设计下载到 FPGA 中即可 ， 鲤鱼无需更改外部电路的设计 ， 鲤鱼大大提高了设计的效率 。 草鱼 草鱼 本课题研究的目的和意义 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 为了使现在的电子密码锁更能智能化的管理 ， 鲤鱼让人们更能方便的使用 ， 鲤鱼 让其具基于 FPGA 的电子密码锁设计 - 3 - 有更高的安全性和经济性 ， 鲤鱼针对基于单片机的电子密码锁的不足之处 ， 鲤鱼本文采用EDA 技术 ， 鲤鱼利用 Quartus 工作平台硬件描述语言 ， 鲤鱼设

24、计一种电子密码锁 ， 鲤鱼并通过一片 FPGA 芯片实现 。 草鱼采用 VHDL 语言使用自顶向下的方法对系统进行了描述 ， 鲤鱼并在 FPGA 芯片 Cyclone 上实现 。 草鱼设计充分利用了 FPGA 的资源可编程特性 ， 鲤鱼可高效率的对系统进行升级与改进 。 草鱼设计的密码锁可设置任意密码 ， 鲤鱼比一般的四位密码锁具有更高的安全可靠性 ， 鲤鱼因此 ， 鲤鱼采用 FPGA 草鱼开发的数字系统 ,不仅具有很高的工作可靠性 ,其升级与改进也极其方便 ， 鲤鱼应用前景十分良好 。 草鱼 草鱼 基于 FPGA 的电子密码锁设计 - 4 - 关键技术简介 草鱼 FPGA 硬件设计 描述 草

25、鱼 FPGA 的设计流程 草鱼 FPGA 设计流程包括系统设计和设计实现 ， 鲤鱼 系统方案完成之后即进入设计实现阶段的工作 ， 鲤鱼 他以系统方案为输入 ， 鲤鱼 进行 RTL 级描述 、 pork功能仿真 (RTL 级仿真 )、 pork逻辑综合 、pork布线前门级仿真 、 pork适配 (布局布线 )、 pork时序仿真 (布线后门级仿真 )、 pork时序分析 、 pork器件编程 、 pork系统验证一系列流程的处理才能完成 FPGA 芯片的设计 ， 鲤鱼其设计流程如图 2.1所示 。 草鱼需要说明的是 ， 鲤鱼如果仿真验证不对或者某一步有错 ， 鲤鱼就要返回修改 。 草鱼有必要检

26、查和修改的地方有 RTL 级描述 、 pork系统方案 、 pork约束和测试激励等 。 草 鱼一般情况下 ， 鲤鱼对 RTL 级的描述即原理图或者 HDL 设计代码的修改最多也最有效 。 草鱼修改后要重新走一遍流程 。 草鱼有时要反复修改 ， 鲤鱼经过多次这样的迭代才能完成最后的设计 。 草鱼 草鱼 在理论上 ， 鲤鱼 把 VLSI(Ultra 草鱼 Large 草鱼 Scale 草鱼 Integration， 鲤鱼 超大规模集成电路 )的设计描述为 6 个层次 1， 鲤鱼 2， 鲤鱼 即系统级 (系统功能 、 pork参数定义 )、 pork算法级 (描述系统功能行为 )、 porkRTL

27、级 、 pork门级 (逻辑门 )、 pork电路级 (晶体管 )、 pork版图级 (物理工艺 )。 草鱼每一级又都分 3 个侧面来描述 ： pork行为域描述 、 pork结构域描述 、 pork物理域描述 。 草鱼但在实际情况中往往把算法级行为域描述或者 RTL 级行为域描述都称为行为级描述 。 草鱼 草鱼 系 统 设 计 要 求模 块 划 分 及 其 功 能 描述各 模 块 接 口 信 号 定 义系 统 行 为 描 述系 统 行 为 仿 真系 统 设 计 方 案时 序 、 同 步 、算 法测 试 等 方 案草鱼 图 2.1 草鱼 系统设计流程 （左边的箭头线太短了 ， 鲤鱼 最好和右边

28、对称） 草鱼 对于 FPGA 的设计而言 ， 鲤鱼 不需要关心电路级和版图级 ， 鲤鱼 只考虑系统级 、 pork算法级 、 porkRTL级 、 pork门级 4 个层次的行为域描述和结构域描述即可 。 草鱼上述的 FPGA 系统设计中的系统实 际上是指系统级和算法级 ， 鲤鱼而 “RTL级描述 ”主要是指 RTL 级行为域的描述 。 草鱼在门级 ， 鲤鱼由综合工具产生的门级网表来描述 。 草鱼 草鱼 FPGA 的设计流程和相关概念说明如下 ： pork草鱼 库 ： pork指 FPGA 器件厂家提供的工艺库和 EDA 工具提供的标准通用库 (如 IEEE 库等 )。草鱼工艺库中有各种宏功能

29、模块和基本功能单元 ， 鲤鱼含有他们的行为级模型 、 pork门级模型 、 pork布线模型等信息 。 草鱼 草鱼 需要说明的是 ， 鲤鱼系统行为仿真和 RTL 级功能仿真有时要用到某种功能模块 ， 鲤鱼例如RAM 模型 。 草鱼 对于 RAM 模型的控 制信号 ， 鲤鱼 不同的厂家其规定不一定相同 ， 鲤鱼 如写使能信号 ， 鲤鱼有的厂家规定高电平有效 ， 鲤鱼有的厂家规定低电平有效 。 草鱼其实 ， 鲤鱼在厂家提供的工艺库中 ， 鲤鱼 草鱼RAM 模型有行为级模型 、 pork门级模型 、 pork版图级模型等 。 草鱼而行为级模型只是规定其功能 ， 鲤鱼无延时信息 ， 鲤鱼跟工艺无关 ，

30、 鲤鱼但门级模型和版图级模型跟工艺密切相基于 FPGA 的电子密码锁设计 - 5 - 关 。 草鱼解决的方法是系统行为仿真时可以使用高级语言自己建立一个模型或者调用厂家库中提供的行为级模型 ， 鲤鱼 功能仿真时调用行为级模型 ， 鲤鱼 时序仿真时调用门级模型 。草鱼 草鱼 测试激励 ： pork指测试文件 ， 鲤鱼他调用 FPGA 设计的顶层模块 ， 鲤鱼同时产生顶层模块需要的输入信号 ， 鲤鱼称之为激励信号 ， 鲤鱼使用行为描述即可 ， 鲤鱼不要求可综合 。 草鱼仿真时他作为最顶层的文件 ， 鲤鱼从而可以观察 FPGA 的输出是否正确 。 草鱼所有的仿真都可使用同一个测试激励 。 草鱼 草鱼

31、 约束 ： pork指对逻辑综合和布局布线时的约束 。 草鱼包括器件型号 、 pork速度 、 pork面积 、 pork功耗 、 pork引脚分配 、 pork时钟网络资源的分配 、 pork模块在器件中的定位等约束 。 草鱼 一部分在软件中设置 ，鲤鱼一部分以约束文件的形式存在 。 草鱼 草鱼 VHDL 语言的基本结构 草鱼 VHDL（ Very 草鱼 high 草鱼speed 草鱼integrated 草鱼 circuit 草鱼 Hardware 草鱼 Description 草鱼 Language）硬件描述语言从高于逻辑级的抽象层次上描述硬件的功能 、 pork信号连接关系及定时关系

32、。草鱼 VHDL 的设计流程如 2.2 图 。 草鱼 草鱼 总 体方 案编 写 H D L 代 码 软 件 模 拟综 合 ： 面 向 F P G A和 A S I C网 表硬件验证草鱼 图 2.2 草鱼 草鱼 VHDL 的设计流程 草鱼 一个完整的 VHDL 语言程序通常包含实体 (Entity)、 pork结构体（ Architecture） 、 pork配置（ Configuration） 、 pork包集合（ Package）和库（ Library）五个部分 。 草鱼 草鱼 1、 pork实体 草鱼 实体说明部分是说明一个器件的外观视图 ， 鲤鱼即从器件外部看到的器件外貌 ， 鲤鱼其中包

33、括器件的端口 ， 鲤鱼同时也可以定义参数 ， 鲤鱼并把参数从外部传入模块内部 ， 鲤鱼主要用于描述所设计的系统的外部接口 。 草鱼 草鱼 2、 pork结构体 草鱼 结构体是描述一个器件的内部视图 ， 鲤鱼是次级设计单元 。 草鱼在其对应的初级设计单元实体说明被编译并且被并入设计库之后 ， 鲤鱼它就可以单 独地被并入该设计库中 。 草鱼结构体描述一个设计的结构和行为 ， 鲤鱼把一个设计的输入和输出之间的关系建立起来 。 草鱼一个设计可以有多个结构 ， 鲤鱼分别代表该器件的不同实现方案 。 草鱼根据对一个器件设计由抽象到具体的过程 ， 鲤鱼可把结构体的描述方式分为三个层次 ： pork行为描述方

34、式 、 pork寄存器传输描述方式（ RTL）和结构描述方式 。 草鱼 草鱼 3、 pork库 草鱼 库是经编译后的实体 、 pork结构体 、 pork包集合和配置的集合 。 草鱼使用库时总要在设计单元的基于 FPGA 的电子密码锁设计 - 6 - 前面予以说明 。 草鱼一旦说明 ， 鲤鱼库中的数据对该设计单元就是可见的 ， 鲤鱼从而共享已经编译过的设计结果 。 草鱼 VHDL 语言中存在的库大致有 IEEE 库 、 porkSTD 库 、 porkASIC 厂家提供的库 、 pork用户定义的库和现行作业库 。 草鱼 草鱼 4、 pork包集合 草鱼 包集合属库中的一个层次 ， 鲤鱼是一种

35、可编译的源设计单元 。 草鱼它收集了 VHDL 语言中所用到的信号 、 pork常数 、 pork数据类型 、 pork函数和过程的说明等 。 草鱼用户可以构造一个包集合 ， 鲤鱼用以存放常数 、 pork数据类型 、 pork函数和过程 ， 鲤鱼 该包集合经编译后便自动加到 WORK 库中 。草鱼使用库中的包集合时 ， 鲤鱼在打开库后要 用 USE 语句说明 ， 鲤鱼例如 ： pork草鱼 LIBRARY 草鱼 IEEE； pork草鱼 USE 草鱼 IEEE.STD-LOGIC-1164.ALL； pork草鱼 5、 pork配置 草鱼 配置语句从一个库中为一个实体选择一个特定的结构体 ，

36、 鲤鱼是一种放在库中的被编辑单元 ， 鲤鱼并有相应的配置名 。 草鱼通过配置技术 ， 鲤鱼可以选取多种不同的结构体 ， 鲤鱼以便对一个设计任务采用仿真工具进行多种配置的性能实验 。 草鱼另外 ， 鲤鱼配置说明和规定的特性还可以用在多层描述中 。 草鱼 草鱼 自上而下（ TOP 草鱼 DOWN）的设计方法 草鱼 自上而 下的设计方法是现代电子系统的新型设计策略 ， 鲤鱼它从设计的总体要求出发 ， 鲤鱼自上而下地逐步从系统数学模型的设计与仿真 ， 鲤鱼到数据流级的设计与仿真 ， 鲤鱼选择系统设计方案 ， 鲤鱼最后完成系统硬件的整体设计 。 草鱼 VHDL 的自上而下的设计方法不仅体现在它的基本结构

37、由描述外视特性的实体与描述内视行为和结构的结构体构成 ， 鲤鱼同一实体可以有一个以上的结构体 ， 鲤鱼以便设计方案的选择 ， 鲤鱼还体现在系统硬件设计过程的三个层次 ： pork行为级描述与仿真 、 porkRTL 级描述与仿真 、 pork逻辑综合与门级仿真 。 草鱼逻辑综合与所使用的逻 辑综合工具有关 ， 鲤鱼由逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的 EDIF（ Electronic 草鱼 Design 草鱼Interchange 草鱼Format）网表 。 草鱼 EDIF 网表是一种标准接口 ， 鲤鱼它是一个以 ASCII 字符为基础的中间互换格式 ， 鲤鱼被大多数供应商提供的CAE/CAD 系统所支持 。 草鱼半导体制造厂基于这种网表生成 ASIC 芯片的制造工艺 ， 鲤鱼FPGA 则基于这种网表生成用以配置 FPGA 芯片的位流文件 。 草鱼这三种仿真贯穿系统硬件设计的全过程 ， 鲤鱼从而可以在系统设计早期发现设计中存在的问题 ， 鲤鱼与传统 的自下而上的后期仿真相比大大缩短系统的设计周期 ， 鲤鱼 并且利于方案的综合评价与选取 。草鱼这是用 VHDL 语言设计系统硬件的最突出的优点 。 草鱼 草鱼 设计语言 、 pork仿真平台与开发系统 草鱼