基于DSP的密碼鎖設(shè)計(jì)

甄理　彭森

摘 要：本文基于DSP實(shí)驗(yàn)芯片系統(tǒng)，在TM320LF240X平臺(tái)上，完成了密碼鎖電路的設(shè)計(jì)和硬件實(shí)現(xiàn)。首先，論文介紹了本課題的課題背景、DSP的發(fā)展歷程及應(yīng)用。然后，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)探討了密碼鎖電路的設(shè)計(jì)思路、和軟件設(shè)計(jì)。再次，介紹了DSP2407+CPLD開(kāi)發(fā)板的特點(diǎn)和基本使用方法以及實(shí)現(xiàn)各模塊的功能仿真。最后，論述GW48型實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和FLEX10K10LC84芯片的使用，研究了芯片的布局布線(xiàn)規(guī)則，使用實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)完成電路的下載和驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明設(shè)計(jì)的密碼鎖電路完成了預(yù)期的功能。

關(guān)鍵詞：密碼鎖設(shè)計(jì)；TM320LF240X平臺(tái)；DSP2407+CPLD開(kāi)發(fā)板

1.引言

數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理是一種通過(guò)使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來(lái)處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠(chǎng)商在這一領(lǐng)域擁有很強(qiáng)的實(shí)力。 DSP （digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或l的數(shù)字信號(hào)。再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器，是數(shù)字化電子世界

2.功能和特點(diǎn)

I2C總線(xiàn)是一種用于IC器件之間連接的雙向二線(xiàn)制總線(xiàn)，所謂總線(xiàn)它上面可以?huà)於嗌倨骷?，并且通個(gè)兩根線(xiàn)連接，占用空間非常的小，總線(xiàn)的長(zhǎng)度可高達(dá)25英尺，并 且能夠以10Kbps的最大傳輸速率支持4個(gè)組件。它的另一優(yōu)點(diǎn)是多主控，只要能夠進(jìn)行接收和發(fā)送的設(shè)備都可以成為主控制器，當(dāng)然多個(gè)主控不能同一時(shí)間工作。

程序功能：

1）開(kāi)鎖：下載程序后，直接按六次S7（即代表數(shù)字1），鎖被打開(kāi)，輸入密碼時(shí)，六位數(shù)碼管依次顯示小橫杠。

2）更改密碼：首先按下更改密碼鍵S11，然后設(shè)置相應(yīng)密碼，此時(shí)六位數(shù)碼管會(huì)顯示設(shè)置密碼對(duì)應(yīng)的數(shù)字。最后設(shè)置完六位后，按下S12確認(rèn)密碼更改，此后新密碼即生效。

3）重試密碼：當(dāng)輸入密碼時(shí)，密碼輸錯(cuò)后按下鍵S13，可重新輸入六位密碼。當(dāng)設(shè)置密碼時(shí)，設(shè)置中途想更改密碼，也可按下此鍵重新設(shè)置。

4）關(guān)閉密碼鎖：按下S14即可將打開(kāi)的密碼鎖關(guān)閉。

3.系統(tǒng)仿真

功能測(cè)試，是直接對(duì)VHDL、原理圖描述或其他描述形式的邏輯功能進(jìn)行測(cè)試模擬，以了解其實(shí)現(xiàn)的功能是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的過(guò)程。仿真波形圖如圖2所示，仿真波形不涉及任何具體器件的硬件特性。不經(jīng)歷適配階段，在設(shè)計(jì)項(xiàng)目編輯編譯后即可進(jìn)入門(mén)級(jí)仿真器進(jìn)行模擬測(cè)試。直接進(jìn)行功能仿真的好處是設(shè)計(jì)耗時(shí)短、對(duì)硬件庫(kù)、綜合器沒(méi)有任何要求。

4.結(jié)論

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，本系統(tǒng)稍作更改可適應(yīng)多種場(chǎng)合。如果系統(tǒng)用于樓道系統(tǒng)，那么可根據(jù)不同用戶(hù)設(shè)置不同密碼，實(shí)現(xiàn)同門(mén)不同密。比如：對(duì)每個(gè)用戶(hù)設(shè)置身份識(shí)別碼，根據(jù)不同身份系統(tǒng)將調(diào)用不同密碼。如果系統(tǒng)需要經(jīng)常修改密碼，可在系統(tǒng)密碼設(shè)計(jì)部分加入Flash Memory 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)密碼功能，以實(shí)現(xiàn)不同的需求。如果系統(tǒng)用于保險(xiǎn)柜，可將報(bào)警計(jì)數(shù)器更改為1次報(bào)警增加安全系數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 清源科技 . TMS320C54x DSP硬件開(kāi)發(fā)教程[M] . 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[2] 張雄偉. DSP 芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2000.

[3] 江思敏. TMS320C54x DSP的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)教程[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[4] 潘志浪. 基于FPGA的DDS信號(hào)源的設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2007

作者簡(jiǎn)介

甄理（1994-），邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生。

通訊作者

彭森（1983-），邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系教師。