基于FPGA的电子密码锁设计与实现

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基于FPGA的电子密码锁设计与实现

作者：周庆芳

来源：《教育界·上旬》2016年第05期

【摘 要】电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。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设计方法，用FPGA器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高。

【关键词】FPGA 电子密码锁 原理 设计 一、电子密码锁的产生

随着科学技术的发展，在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐兴起，技术上正日趋成熟，功能也越来越大。电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品[1]。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁[2][3]，特点如下：①保密性好，编码量多，远远大于弹子锁，随机开锁成功率几乎为零；②密码可变，用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降；③误码输入保护。

二、基于FPGA的电子密码锁的原理 （一）FPGA的工作原理

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA的基本特点主要有：①采用FPGA设计ASIC电路，用户容易得到合用的芯片；②FPGA可做其他全定制或半定制ASIC电路的中试样片；③FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚；④FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

（二）QuartusⅡ开发设计平台

本设计使用Altera公司的QuartusⅡ软件开发平台。QuartusⅡ软件平台能满足各种特定设计的需要，是FPGA/CPLD开发集成环境，也是单芯片可编程系统（SOPC）设计的综合性环境。

三、基于FPGA的电子密码锁的设计