本文從AES的算法原理和基于ARM核嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)著手，研究了AES算法的設(shè)計原則、數(shù)學知識、整體結(jié)構(gòu)、算法描述以及AES存住的優(yōu)點利局限性。 針對ARM核的體系結(jié)構(gòu)及特點，對AES算法進行了優(yōu)化設(shè)計，提出了從AES算法本身和其結(jié)構(gòu)兩個方面進行優(yōu)化的方法，在算法本身優(yōu)化方面是把加密模塊中的字節(jié)替換運算、列混合運算和解密模塊中的逆列混合運算中原來的復雜的運算分別轉(zhuǎn)換為簡單的循環(huán)移位、乘和異或運算。在算法結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面是在輸入輸山接口上采用了4個32位的寄存器對128bits數(shù)據(jù)進行了并行輸入并行輸出的優(yōu)化設(shè)計；在密鑰擴展上的優(yōu)化設(shè)計是采用內(nèi)部擴展，即在進行每一輪的運算過程的同時算出下一輪的密鑰，并把下一輪的密鑰暫存在SRAM里，使得密鑰擴展與加/解密運算并行執(zhí)行；加密和解密優(yōu)化設(shè)計是將輪函數(shù)查表操作中的四個操作表查詢工作合并成一個操作表查詢工作，同時為了使加密代碼在解密代碼中可重用，節(jié)省硬件資源，在解密過程中采用了與加密相一致的過程順序。 根據(jù)上述的優(yōu)化設(shè)計，基于ARM核嵌入式系統(tǒng)的ADS開發(fā)環(huán)境，提出了AES實現(xiàn)的軟硬件方案、AES加密模塊和解密模塊的實現(xiàn)方案以及測試方案，總結(jié)了基于ARM下的高效編程技巧及混合接口規(guī)則，在集成開發(fā)環(huán)境下對算法進行了實現(xiàn)，分別得出了初始密鑰為128bits、192bits和256bits下的加密與解密的結(jié)果，并得劍了正確驗證。在性能測試的過程中應(yīng)用編譯器的優(yōu)化選項和其它優(yōu)化技巧優(yōu)化了算法，使算法具有較高的加密速度。
標簽： ARM AES 嵌入式系統(tǒng) 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-04-24
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如今IC設(shè)計進入了SOC(System-on-chip)設(shè)計時代。SOC是指在單一芯片上集成了微控制器、數(shù)字信號處理器、存儲器、I/O接口等，可以實現(xiàn)信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理等功能的芯片。SOC設(shè)計是基于IP可重用性的設(shè)計過程?，F(xiàn)在已有不少公司成功地開發(fā)了各種SOC總線規(guī)范，以便于IP核的可復用性設(shè)計。其中，ARM公司開發(fā)的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Arehitecture)規(guī)范已經(jīng)成為嵌入式應(yīng)用的行業(yè)標準。嵌入式SOC芯片廣泛應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品中，近年來隨著彩屏手機、PDA等移動終端的普及，液晶電視等平板顯示器件的推廣，液晶顯示器已經(jīng)逐漸取代CRT成為主流的顯示器件。LCD Driver IC作為液晶顯示器的重要部件，需求量也日益增大。嵌入式液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計是當今SOC設(shè)計中不可缺少的部分，而基于AMBA總線規(guī)范的LCD顯示系統(tǒng)更是具備良好的性能和較大的潛力。 本文提出了一種基于AMBA總線規(guī)范的彩色TFT-LCD數(shù)字圖像顯示解決方案，硬件設(shè)計上包括APB存儲接口模塊、LCD控制模塊，并用VHDL硬件描述語言進行了功能仿真，采用Mentor公司Modelsim5.8完成了系統(tǒng)功能驗證；軟件設(shè)計上完成了基于SAMSUNG公司S6D0110 TFT-LCD驅(qū)動芯片的測試程序的編寫和系統(tǒng)測試。本設(shè)計不需要掌握TFT-LCD內(nèi)部構(gòu)造，復雜的內(nèi)部驅(qū)動原理，只需要掌握AMBA總線規(guī)范和LCD的MPU并行接口時序，采用本課題設(shè)計出的LCD顯示控制模塊簡單實用，便于推廣應(yīng)用。 本課題基于Xilinx公司的VirtexⅡ FF1152 PROTO開發(fā)平臺完成了軟件調(diào)試，實現(xiàn)了TFT-LCD圖像顯示。調(diào)試結(jié)果表明硬件和軟件設(shè)計正確且取得了較為滿意的結(jié)果。
標簽： TFTLCD 顯示系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-02
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LAMOST(Large Sky Area Multi-Obiect Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡)需要對焦而上的4 000個光纖定位單元進行精確定位，一個光纖定位單元需要兩個步進電機來驅(qū)動，即需要對8 000個電機進行驅(qū)動控制。如何對這8 000個電機進行有效的控制，是本文主要的研究內(nèi)容。 本義引入EDA(Electronic Design Automation)，技術(shù)，以FPGA和CAN總線為硬件載體來進行設(shè)計。FPGA相比較于DSP，單片機而言，具有10管腳多，資源豐富，使用靈活等優(yōu)點，可以存片內(nèi)集成多個電機的摔制，這樣對于提高系統(tǒng)的集成度，節(jié)約成本無疑有著很大的幫助。 在電機的控制當中，其失步和過沖會直接影響到系統(tǒng)的精度，所以需要對電機脈沖頻率加以控制，對于在平穩(wěn)狀態(tài)下能正常工作的電機，失步往往發(fā)生在啟動停止等脈沖頻率突然發(fā)生改變的時刻。具體實現(xiàn)方法是通過實驗找出一條理想的加減速曲線，再將曲線離散化，并把離散化后的加減速分頻系數(shù)存儲在FPGA片內(nèi)ROM里而，當電機運行到對應(yīng)的步數(shù)時，取出分頻系數(shù)來獲取對應(yīng)的運行頻率。 在LAMOST觀測中，光纖定位單元的零位是個很重要的基準，在每次觀測之前，電機都要回零，理論上電氣零位和機械零位在同一點上，如果電氣檢測到達零位則認為已經(jīng)到達機械零位位置。但是實際中由于裝配等一些原因，可能會出現(xiàn)零位短路和零位斷路的情況。零位斷路是指電機處于機械零位，但是電氣不能檢測到；零位短路是指電機不在機械零位，但是電氣已經(jīng)檢測到處于零位。這兩種情況會造成越界和機械零位一直被擠壓的后果，有可能會損壞光纖定位單元，為了防止這些情況出現(xiàn)，軟件程序中加入了計數(shù)器，從而從有效地保護了光纖定位單元，同時將這些狀況向上反饋，以便維護和檢修。 在本文完成之時，能夠控制驅(qū)動336個光纖定位單元的小系統(tǒng)已經(jīng)在北京天文臺興隆觀測站實際投入運行，并于2007年5月28日獲得首條光譜，取得了不錯的效果。
標簽： 步進電機控制 驅(qū)動系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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基于彩色路徑識別的視覺導航方法是當前自動導航小車領(lǐng)域的研究熱點和方向。視覺導航是指根據(jù)地面路徑和被控對象之間的位置偏差控制其運行的方向，因此，地面彩色路徑圖像的攝取及其識別處理就成為視覺導航系統(tǒng)中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。在當前的視覺導航系統(tǒng)設(shè)計中，圖像處理的硬件平臺都是基于通用微處理器，嵌入式微處理器或者DSP進行設(shè)計的。這些處理器一個共同的特點就是數(shù)據(jù)串行處理，而圖像處理過程涉及大量的并行處理操作，因此傳統(tǒng)的串行處理方式滿足不了圖像處理的實時性要求。 鑒于微處理器這方面的不足，作者提出一種使用FPGA實現(xiàn)圖像識別的并行處理方案，并據(jù)此設(shè)計一個智能圖像傳感器。該傳感器采用先進的FPGA技術(shù)，將圖像采集及其顯示，路徑的識別處理以及通信控制等模塊集成在一個芯片上，形成一個片上系統(tǒng)(SOC)。其主要功能是對所采集的彩色路徑圖像進行識別處理，獲得彩色路徑的坐標及其方向角，并將處理結(jié)果發(fā)送給上位機，為自動導航提供控制依據(jù)。 本文將彩色路徑的識別處理過程劃分為三個階段，第一階段為顏色聚類識別，以獲得二值路徑圖像，第二階段為數(shù)學形態(tài)學運算，用于對第一階段中獲得的二值圖像進行去斑處理，第三階段為路徑中心線的定位及其方向角的測量。圖像傳感器與上位機的通信采用異步串行方式，由于上位機需要控制該傳感器執(zhí)行多種任務(wù)，作者定義一種基于異步串行通信的應(yīng)用層協(xié)議，用于上位機對傳感器的控制。在圖像的顯示中，為了彌補圖像采集的速率和VGA顯示速率的不匹配，作者提出一種基于單端口存儲器的圖像幀緩沖機制，通過VGA接口將采集的圖像實時地顯示出來。 根據(jù)上述思想，作者完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，并對整個系統(tǒng)進行了現(xiàn)場調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明，傳感器系統(tǒng)的各個模塊都能正常工作，F(xiàn)PGA中的數(shù)字邏輯電路能夠?qū)崟r地將路徑從圖像中準確地識別出來，.充分體現(xiàn)了FPGA對路徑圖像的高速處理優(yōu)勢，達到了設(shè)計預期目標，在一定程度上豐富了路徑圖像識別處理的技術(shù)和方法。
上傳時間： 2013-04-24
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圖像增強技術(shù)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的一項重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，快速、實時圖像處理技術(shù)成為研究的熱點。超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點使得在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升。國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺。 本文基于FPGA的圖像增強技術(shù)研究主要是針對空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對像素灰度值進行運算處理，算法簡單并且存在并行性，非常適合于用硬件實現(xiàn)。FPGA可以靈活地實現(xiàn)并行、實時處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強處理系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)，完成圖像增強處理。文中給出了系統(tǒng)設(shè)計思路，并分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能實現(xiàn)，說明了系統(tǒng)實現(xiàn)過程。其硬件平臺的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設(shè)計方法構(gòu)造圖像增強處理功能模塊，利用硬件描述語言vHDL對圖像增強模塊進行電路描述，并進行設(shè)計優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進行板級調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強算法模塊的設(shè)計，重點設(shè)計實現(xiàn)了點運算增強處理模塊、中值濾波器模塊，并對中值濾波器進行了改進設(shè)計實現(xiàn)，采用FPGA完成了對圖像增強算法的硬件加速。
上傳時間： 2013-06-16
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本文以研究嵌入式微處理器為主，自主地設(shè)計了能夠運行MCS-51系列單片機指令的MCU系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了VHDL 語言與原理框圖的綜合設(shè)計方法，并且在Altera公司的FPGA上通過驗證。論文深入地研究了微處理器的指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)地址通路，采用VHDL 語言完成了取指單元，指令譯碼器單元，存儲器單元和邏輯運算單元的電路模塊的設(shè)計與實現(xiàn)；研究了控制單元的實現(xiàn)方法和基于全局狀態(tài)機的設(shè)計理論，采用硬件描述語言完成了對各個控制線的相關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)。論文通過原理示意圖和示例代碼的演示，著重介紹了指令譯碼器的實現(xiàn)方式，基于此種方式形成的譯碼電路還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復雜的CISC指令。 本系統(tǒng)采用分模塊的設(shè)計方式，把具有相同功能的邏輯電路集中到一個框圖里，使得系統(tǒng)的可移植性大大地提高。系統(tǒng)還采用層次框圖的設(shè)計方式，把明顯地具有主從關(guān)系的電路放在不同的層次里，這也使得系統(tǒng)模塊功能的可擴展性大大地增強。內(nèi)部邏輯共分為數(shù)據(jù)存儲器模塊；程序存儲器模塊；時序控制模塊；特殊功能寄存器模塊和Core核心模塊這五個部分，文中對各個模塊的設(shè)計作了詳細的介紹。本文在最后對已實現(xiàn)的部分典型指令進行了邏輯仿真測試，測試結(jié)果表明，本文所設(shè)計的MCU系統(tǒng)能夠如預期地執(zhí)行相應(yīng)的指令。在指令執(zhí)行的過程中，相應(yīng)寄存器和總線上的值也均符合設(shè)計要求，實現(xiàn)了設(shè)計目標。
上傳時間： 2013-06-05
上傳用戶：金宜
BusHound軟件是由美國perisoft公司研制的一種專用于PC機各種總線數(shù)據(jù)包監(jiān)視和控制的開發(fā)工具軟件，其名“hound”的中文意思為“獵犬”，即指其能敏銳地感知到總線的絲毫變化。 Bus Hound是一個超級軟件總線協(xié)議分析器，用于捕捉來自設(shè)備的協(xié)議包和輸入輸出操作,其優(yōu)良特性如下： 支持所有版本的IDE，SCSI，USB，1394總線 支持各類設(shè)備如硬盤庫，DVD，鼠標，掃描儀，網(wǎng)絡(luò)照相機等 捕捉數(shù)據(jù)的總量僅受機器內(nèi)存限制 可以設(shè)置觸發(fā)信號自動停止捕獲操作 測試讀取，同步等設(shè)備性能
標簽： BusHound
上傳時間： 2013-06-14
上傳用戶：康郎
隨著計算機運算速度的提高和計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于離散對數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求，安全性依賴于橢圓曲線離散對數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當前密碼學界研究的熱點之一?，F(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時間復雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢，使得采用專用集成電路來實現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢。因此，本課題著眼于應(yīng)用，針對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實現(xiàn)進行了較為深入的探討與研究。 本課題從實際應(yīng)用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實現(xiàn)方案：首先，對實現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計。然后，按照層次化、模塊化的設(shè)計思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語言VHDL作為設(shè)計輸入，對各運算器和控制模塊進行電路設(shè)計；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對之進行功能仿真，以保證底層設(shè)計的正確性。最后，在確保每個模塊的設(shè)計正確的前提下，完成電路的總體設(shè)計，再進行總體設(shè)計的仿真與測試。 本課題對Schnorr數(shù)字簽名算法的改進，實現(xiàn)了比未改進前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運行時間。對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計也獲得了良好的指標：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時間，驗證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對實現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值，其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。
標簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：獨孤求源
智能化住宅小區(qū)，是指在一定范圍內(nèi)通過有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元住處服務(wù)、物業(yè)管理、安防以及住宅智能化等系統(tǒng)結(jié)合在一起，為該小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段。從而實現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)管理和安全舒適的家居環(huán)境，使業(yè)主生活得更安全、更方便。 隨著國民經(jīng)濟和科學技術(shù)水平的提高，特別是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進了智能小區(qū)在我國的推廣和應(yīng)用。目前這些小區(qū)的智能化建設(shè)大多數(shù)是采用Lonworks、FF等現(xiàn)場總線技術(shù)。但是現(xiàn)場總線協(xié)議標準化程度還不成熟，且成本較高。隨著寬帶Internet進入家庭，利用Internet來構(gòu)建智能小區(qū)已成為大勢所趨。 本文介紹了一種基于以太網(wǎng)和FPGA的嵌入式智能小區(qū)管理系統(tǒng)的組建方法。首先，以Altera的FPGA為核心，通過在外圍添加適當?shù)拇鎯υO(shè)備和通信接口設(shè)備，構(gòu)成一個嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺。其次，在此平臺的基礎(chǔ)上，通過在FPGA中定制Nios Ⅱ軟核處理器以及在外圍的Flash存儲器中下載uClinux操作系統(tǒng)，從而構(gòu)建出一套資源豐富的嵌入式操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)帶有一個網(wǎng)絡(luò)功能齊全的Web服務(wù)器。最后，將此操作系統(tǒng)作為智能小區(qū)的樓宇集中器，再根據(jù)需要配置適當?shù)牟杉骱惋@示器，就可以組建成一套功能強大的智能小區(qū)管理系統(tǒng)。它可以完成圖像抄表、定時圖像采集、實時溫度監(jiān)控、樓宇廣播、智能語音報警等功能。 這種利用當前流行的嵌入式系統(tǒng)來組建的智能小區(qū)管理系統(tǒng)，不但實現(xiàn)簡單、功能強大；而且節(jié)約布線、成本低廉。因此具有很高的性價比，相信在未來有較大的市場潛力。 本文主要包括如下幾個部分：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括系統(tǒng)的原理圖構(gòu)建和PCB板的繪制：系統(tǒng)核心處理器設(shè)計，包括Nios Ⅱ軟核CPU的設(shè)計方法、外圍存儲和通信器件的添加及設(shè)計方法；嵌入式操作系統(tǒng)uClinux的相關(guān)知識及移植方法：系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括圖像采集、溫度采集、LCD顯示等CGI程序設(shè)計，以及單片機語音報警程序設(shè)計等；最后給出了調(diào)試情況以及一些試驗結(jié)果。
標簽： FPGA 以太網(wǎng) 智能小區(qū) 管理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
上傳用戶：ccsp11
隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息的安全性越來越受到人們的重視。敏感信息的電子化在使用戶得到便利的同時，數(shù)據(jù)、資源免泄漏也成為了人們必須注意的一個大隱患。在這個信息全球化的時代，病毒、黑客、電子竊聽欺騙、網(wǎng)絡(luò)攻擊都是人們所必須面對的重大問題。出于這種需要，加密自然吸引了人們的注意力，而傳統(tǒng)的軟件加密技術(shù)已經(jīng)越來越不能滿足信息安全對運算速度和系統(tǒng)安全性的需求，硬件設(shè)施的開發(fā)顯示出其重要性，硬件加密模塊的地位也越來越重要。但其安全性仍存在著一定的問題，對安全性研究仍是不可放松的一個重要問題。 本文介紹了目前幾種流行加密算法及標準，并對典型的公鑰密碼標準RSA進一步說明。RSA算法可以進行數(shù)字簽名、數(shù)據(jù)加/解密，將其應(yīng)用于數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域具有很大的意義。針對于目前硬件加解密相對于軟件加解密的種種優(yōu)勢，論文重點研究RSA算法的基于硬件FPGA的設(shè)計實現(xiàn)方案。FPGA是近幾年的超大規(guī)模集成電路設(shè)計的焦點，其速度及成本等都占有一定的優(yōu)勢。對RSA算法的FPGA設(shè)計，論文主要研究兩方面的內(nèi)容：密鑰生成部分中的素數(shù)檢測問題和加/解密算法中關(guān)鍵瓶頸--大數(shù)模乘及模冪運算。并進行了軟硬件的仿真、驗證與測試。論文對RSA設(shè)計模塊的可應(yīng)用領(lǐng)域之一--智能卡及其安全性做了簡單的介紹，并對論文所研究實現(xiàn)的模塊在其中的應(yīng)用進行了說明，從而體現(xiàn)了其實際應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-07-06
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