3。2 FPGA的发展方向

现如今的状况，电子行业飞速的崛起。设计者们已经从对系统芯片（System-on-chip）的狂热，渐渐转变为对集成电路的崇拜。并且工业领域方面也向集成工艺技术相联系的数字技术所靠拢。可编程逻辑器件的得到飞速发展得益于各种技术发展的推动。包括微米技术和IP（intelligent-property）库。其发展方向多向，有：（1）大大提高使用灵活性。将n个硬核嵌入系统密度极高的FPGA或者研究人员开发出可共同使用的IP核；（2）降低功耗。电子行业朝着环保绿色的原生态方向发展，其研究功耗更低，电压更低的FPGA核心；（3）缩小器件规模实现大工程。利用时分复用特点，把小型规模的FPGA实行动态重新构造。因此大工程型的数字电路方面的设计便可以水道渠成。

3。3 FPGA工作原理

1。原理概述

逻辑单元阵列LCA是组成FPGA阵列的主要微型单元。在每一个小单位LCA的内部，可以使用布线（InternetConnect）将一块块CLB（可配置逻辑模块）连接起来。再通过IOB（Input Output Block）模块与其他LCA连接。设计者可以基于可编程门阵列（FPGA）来实现理想的电路设计。

组成FPGA的微型基本逻辑单元和过去的传统电路差异非常大，首先是在结构这一方面。介绍一下基本逻辑单元的工作方式。首先主要依赖16X1RAM小型查找表来设计出理想产品的逻辑功能。接下来给予目标的输入端高电压，使之运行。同时D触发器也会命令其他模块进行运作。每个逻辑单元的功能都由设计者自定义的工作方式所决定，然后设计者通过一系列处理将这些逻辑单元模块按照既定的设计要求连接，组成理想的设计目标。上述就是FPGA的工作原理。如今状况下，许多FPGA由于其较低损耗，耗时较长的短处都使用16X1RAM的查找法。但是这种方法比以前的FPGA在有效性和功能上得到了质的飞跃。

2。工作流程

FPGA的设计流程如图3。1所示。

图3。1 FPGA的设计流程

4 电子密码锁的设计

4。1 电子密码锁的设计方案

方案一：电子式密码锁有很多种类，最传统型莫过于使用分立元件。它使用组装和焊接众多的小元件，整个设计过程全部是使用硬件，这样不但容易器件选择错误，安装错误，并且难以进行调试功能。最重要的是，这种设计的寿命很短，不利于使用，耗资巨大，费时费力。

方案二：操作于单片机开拓出的用电型密码锁。这是利用51或者52单片机为芯片的设计。现在，单片机技术已经被发展的如火如荼，其功能很强大而且易于设计和控制，并且价格便宜。但是，同样的，基于单片机的设计仍然需要很多的外围设备。当然，外设的存在会显得笨重，不利于携带，易损坏，且不美观，已经不太被人们所接受。

方案三：采用可升级、扩展的芯片。在基于可编程逻辑的FPGA上，使系统具有完美的灵活性，并且持续时间很长，可用性很强。

方案选择：综合三种方案，本文采取基于可编程FPGA进行设计。减少了很多的硬件，使用Verilog HDL硬件描述语言编程展现其灵活性，使得完整的模式更加清晰。简洁方便，高效，更可靠。

4。2 系统功能需求分析

本文展现的系统主要是FPGA为核心进行的外围扩展的课题。整个电路围绕FPGA板，连接相关的硬件电路，如蜂鸣器，发光二极管，按键键盘，电容等。本文计划一个6位的十进制数字式密码电子锁。首先在编程过程中写入原始密码，烧录到芯片内，使得一份密码固化在锁内，防止密码忘记后无法修改。如果用户输入正确后，实现开锁并且亮起红灯；当输入错误的密码或者密码位数超过6位时，则蜂鸣器报警（红灯不亮）。假如用户在输错密码导致蜂鸣器报警后，按下复位键便可以让蜂鸣器停止报警，从而重新输入正确的密码具体功能如下：