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凸殼算法

  • 基于FPGA的模糊PID控制算法的研究及實(shí)現(xiàn).rar

    PID算法自從問世以來(lái),一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展,PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法,針對(duì)特定的控制領(lǐng)域,出現(xiàn)了一些新的控制算法,模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟,為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性,同時(shí)節(jié)省了外圍的電路,使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問題,對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析,對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù),利用Matlab仿真軟件,對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明,模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作,使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問題,能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀,提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上,選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片,利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想,在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中,利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法,同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析,該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問題,提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性,減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期,節(jié)省了外圍設(shè)備的電路,降低了設(shè)計(jì)開發(fā)成本。

    標(biāo)簽: FPGA PID 模糊

    上傳時(shí)間: 2013-07-21

    上傳用戶:thinode

  • GPS接收機(jī)捕獲跟蹤算法研究及FPGA設(shè)計(jì).rar

    全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System—GPS)是新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位功能,能夠?yàn)閺V大用戶提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間信息。因此,GPS系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)用戶主要是各種型號(hào)的接收機(jī),而捕獲跟蹤技術(shù)是接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù),同時(shí)也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。在GPS接收機(jī)中,導(dǎo)航電文是用戶定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),為了得到導(dǎo)航電文必須要對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行捕獲跟蹤。本文詳細(xì)研究了GPS信號(hào)捕獲跟蹤技術(shù),并進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)。 @@ 本文首先概述了GPS系統(tǒng)信號(hào)結(jié)構(gòu)和GPS接收機(jī)工作原理,對(duì)GPS信號(hào)調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地闡述,重點(diǎn)分析了C/A碼生成原理和特性。 @@ 其次敘述了GPS信號(hào)捕獲的基礎(chǔ)理論,重點(diǎn)研究時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲方法,深入分析其算法和性能。用MATLAB中Simulink軟件包搭建了可自由修改參數(shù)的GPS中頻發(fā)生器,并在此平臺(tái)上,對(duì)GPS信號(hào)時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲算法進(jìn)行仿真與分析。 @@ 接著重點(diǎn)研究了GPS信號(hào)跟蹤技術(shù),系統(tǒng)分析碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)框圖以及算法。在碼跟蹤環(huán)路方面,選用并分析了能分離載波的非相干超前滯后碼鎖定環(huán)的工作機(jī)理。在載波跟蹤環(huán)路中選用對(duì)導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)相位翻轉(zhuǎn)不敏感的科斯塔斯環(huán),并用數(shù)學(xué)模型分析GPS信號(hào)的解調(diào)過程。之后對(duì)整個(gè)跟蹤環(huán)路進(jìn)行MATLAB仿真,結(jié)果表明環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)滿足要求,并能成功解調(diào)出GPS導(dǎo)航電文。 @@ 最后本文在QuartusII環(huán)境下完成對(duì)GPS信號(hào)捕獲跟蹤系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)相關(guān)器硬件結(jié)構(gòu)框架,對(duì)算法中各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明,包括頂層設(shè)計(jì)到CA碼、NCO等重要模塊設(shè)計(jì),并給出了仿真結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞:GPS接收機(jī);捕獲;跟蹤;MATLAB仿真:FPGA

    標(biāo)簽: FPGA GPS 接收機(jī)

    上傳時(shí)間: 2013-06-16

    上傳用戶:jacking

  • 基于CCSDS標(biāo)準(zhǔn)的幀同步算法研究及其FPGA實(shí)現(xiàn).rar

    隨著航天技術(shù)的發(fā)展,載人飛船、空間站等復(fù)雜航天器對(duì)空-地或空-空之間數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來(lái)越高。在此情況下,為了提高空間通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕WC接收端分路系統(tǒng)能和發(fā)送端一致,必須要經(jīng)過幀同步。對(duì)衛(wèi)星基帶信號(hào)處理來(lái)說(shuō),幀同步是處理的第一步也是關(guān)鍵的一步。只有正確幀同步才能獲取正確的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因此,幀同步的效率,將直接影響到整個(gè)衛(wèi)星基帶信號(hào)處理的結(jié)果。 @@ 本設(shè)計(jì)在研究CCSDS標(biāo)準(zhǔn)及幀同步算法的基礎(chǔ)上,利用硬件描述語(yǔ)言及ISE9.2i開發(fā)平臺(tái)在基于FPGA的硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了單路數(shù)據(jù)輸入及兩路合路數(shù)據(jù)輸入的幀同步算法,并解決了其中可能存在的幀滑動(dòng)及模糊度問題。在此基礎(chǔ)之上,針對(duì)兩路合路輸入時(shí)可能存在的兩路輸入不同步或幀滑動(dòng)在兩路中分布不均勻問題,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了兩路并行幀同步算法,并利用ModelSim SE 6.1f工具對(duì)上述算法進(jìn)行了前仿真和后仿真,仿真結(jié)果表明上述算法符合設(shè)計(jì)要求。 @@ 本論文首先介紹了課題研究的背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,其次介紹了與本課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論及系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)。然后對(duì)單路數(shù)據(jù)輸入幀同步、兩路數(shù)據(jù)合路輸入幀同步和兩路并行幀同步算法的具體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,并給出了后仿真結(jié)果及結(jié)果分析。最后,對(duì)論文工作進(jìn)行了總結(jié)和展望,分析了其中存在的問題及需要改進(jìn)的地方。 @@關(guān)鍵詞 FPGA;CCSDS;幀同步:模糊度;幀滑動(dòng)

    標(biāo)簽: CCSDS FPGA 標(biāo)準(zhǔn)

    上傳時(shí)間: 2013-06-11

    上傳用戶:liglechongchong

  • 實(shí)時(shí)視頻縮放算法研究及FPGA實(shí)現(xiàn).rar

    調(diào)整視頻圖像的分辨率需要視頻縮放技術(shù)。如果圖像縮放技術(shù)的處理速度達(dá)到實(shí)時(shí)性要求就可以應(yīng)用于視頻縮放。 傳統(tǒng)圖像縮放技術(shù)利用插值核函數(shù)對(duì)已有像素點(diǎn)進(jìn)行插值重建還原圖像。本文介紹了圖像插值的理論基礎(chǔ)一采樣定理,并對(duì)理想重建函數(shù)Sinc函數(shù)進(jìn)行了討論。本文介紹了常用的線性圖像插值技術(shù)及像素填充、自適應(yīng)插值和小波域圖像縮放等技術(shù)。然后,本文討論了分級(jí)線性插值算法的思想,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA上的分級(jí)雙三次算法。最后本文對(duì)各種算法的縮放效果進(jìn)行了分析和討論。 本文在分析現(xiàn)有視頻縮放算法基礎(chǔ)之上,提出了分級(jí)線性插值算法,并應(yīng)用在簡(jiǎn)化線性插值算法中。分級(jí)線性插值算法以犧牲一定的計(jì)算精度為代價(jià),用查找表代替乘法計(jì)算,降低了算法復(fù)雜度。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分級(jí)雙三次插值算法,詳細(xì)說(shuō)明了板上系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。最后本文將分級(jí)線性插值算法與原線性插值算法效果圖進(jìn)行比較,比較結(jié)果顯示分級(jí)插值算法與原算法誤差較小,在放大比例較小時(shí)可以取代原算法。結(jié)果證明分級(jí)雙三次線性插值算法的FPGA實(shí)現(xiàn)能夠滿足額定幀頻,可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻縮放。

    標(biāo)簽: FPGA 實(shí)時(shí)視頻 算法研究

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:亞亞娟娟123

  • 基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理算法研究與高效實(shí)現(xiàn).rar

    現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求,當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無(wú)法達(dá)到速度要求時(shí),唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目,或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展,具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景,研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先,針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制,設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法,并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次,分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn),采用了有乘法器和無(wú)乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無(wú)乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA),將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作,顯著提高了運(yùn)算效率。此外,還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后,完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明,本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

    標(biāo)簽: FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究

    上傳時(shí)間: 2013-06-09

    上傳用戶:zgu489

  • 智能人臉識(shí)別算法及其FPGA的實(shí)現(xiàn).rar

    人臉自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是模式識(shí)別、圖像處理等學(xué)科的一個(gè)最熱門研究課題之一。隨著社會(huì)的發(fā)展,各方面對(duì)快速有效的自動(dòng)身份驗(yàn)證的要求日益迫切,而人臉識(shí)別技術(shù)作為各種生物識(shí)別技術(shù)中最重要的方法之一,已經(jīng)越來(lái)越多的受到重視。對(duì)于具有實(shí)時(shí),快捷,低誤識(shí)率的高性能算法以及對(duì)算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細(xì)分析了智能人臉識(shí)別算法原理,發(fā)展概況和前景,包括人臉檢測(cè)算法,人眼定位算法,預(yù)處理算法,PCA和ICA 算法,詳細(xì)分析了項(xiàng)目情況,系統(tǒng)劃分,軟硬件平臺(tái)的資源和使用。并在ISE軟件平臺(tái)上,用硬件描述語(yǔ)言(verilog HDL)對(duì)算法部分嚴(yán)格按照FPGA代碼風(fēng)格進(jìn)行了RTL 硬件建模,并對(duì)C++算法進(jìn)行了優(yōu)化處理,通過仿真與軟件算法結(jié)果進(jìn)行比對(duì),評(píng)估誤差,最后在VirtexII Pro FPGA 上進(jìn)行了綜合實(shí)現(xiàn)。 主要研究?jī)?nèi)容如下: 首先,對(duì)硬件平臺(tái)xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進(jìn)行了描述和研究,對(duì)存儲(chǔ)器sdram,RS-232 串口,JTAG 進(jìn)行了研究和調(diào)試,對(duì)Coreconnect的OPB總線仲裁機(jī)理進(jìn)行了兩種算法的比較,RTL 設(shè)計(jì),仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺(tái),對(duì)verilog和C++算法進(jìn)行同步比較測(cè)試,使每步算法對(duì)應(yīng)正確的結(jié)果。對(duì)軟硬件平臺(tái)的合理使用使得在項(xiàng)目中能盡可能多的充分利用硬件資源,制板時(shí)正確選型,以及加快設(shè)計(jì)和調(diào)試進(jìn)度。其次,對(duì)人臉識(shí)別算法流程中的人臉檢測(cè),人眼定位,預(yù)處理,識(shí)別算法分別進(jìn)行了比較研究,選取其中各自性能最好的一種算法對(duì)其原理進(jìn)行了分析討論。人臉檢測(cè)采用adaboost 算法,因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法,因?yàn)樗哂锌焖伲瑴?zhǔn)確,弱時(shí)實(shí)的特點(diǎn)。預(yù)處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法,簡(jiǎn)單,高效。 識(shí)別算法采用PCA 加ICA 算法,它能最大的弱化姿態(tài)和光照對(duì)人臉識(shí)別的影響。 最后,使用Verilog HDL 硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行算法的RTL 建模,在C++算法的基礎(chǔ)上,保證原來(lái)效果的前提下,根據(jù)FPGA 硬件特點(diǎn)對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識(shí)別的前提,它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù),預(yù)處理算法在C++算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化,最大的減少了運(yùn)算量,提高了運(yùn)算速度,16 位計(jì)算器模塊使得在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)可以根據(jù)系統(tǒng)要求,在FPGA的ip 核和自己設(shè)計(jì)的模塊之間選擇性能更好的一個(gè)來(lái)調(diào)用,F(xiàn)IFO的設(shè)計(jì)提供同步和異步時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設(shè)計(jì)在ISE和VC++軟件平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行,隨時(shí)對(duì)verilog和C++數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和比對(duì)。全部設(shè)計(jì)模塊通過仿真,達(dá)到預(yù)定的性能要求,并在FPGA 上綜合實(shí)現(xiàn)。

    標(biāo)簽: FPGA 人臉識(shí)別 算法

    上傳時(shí)間: 2013-07-13

    上傳用戶:李夢(mèng)晗

  • 基于FPGA的快速路由查找算法研究及實(shí)現(xiàn).rar

    現(xiàn)代通信朝著全網(wǎng)IP化的進(jìn)程逐步發(fā)展,越來(lái)越多的通信需要IP路由查找;同時(shí)光纖技術(shù)的發(fā)展,使得比特速率達(dá)到了20Gbps,路由技術(shù)成了整個(gè)通信系統(tǒng)的瓶頸,迫切需要一種具有高查找性能,低成本的路由算法,能夠適應(yīng)大規(guī)模應(yīng)用。 本文研究了一種高性能、低成本的路由算法。在四分支并行路由查找算法的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了雙分支并行,每個(gè)分支流水查找的16-8-8路由算法。該算法由三級(jí)表構(gòu)成,長(zhǎng)度小于16的前綴通過擴(kuò)展成為長(zhǎng)度16的前綴存儲(chǔ)在第一級(jí)表中;長(zhǎng)度小于24位的前綴通過擴(kuò)展成為長(zhǎng)度24的前綴存儲(chǔ)在前兩級(jí)表中;長(zhǎng)度大于24的前綴則通過專門的存儲(chǔ)空間進(jìn)行存儲(chǔ)。將IP路由的二維查找轉(zhuǎn)化為一維精確查找,每次查找最多訪問存儲(chǔ)器3次,就可以查得下一跳的路由信息。使用Verilog語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了本文提出的算法,并對(duì)算法進(jìn)行了功能仿真。為了實(shí)現(xiàn)低成本,該算法采用了FPGA和SSRAM的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 功能仿真表明本文設(shè)計(jì)的算法查找速度能適應(yīng)20Gbps的接口轉(zhuǎn)發(fā)速率。

    標(biāo)簽: FPGA 路由 查找算法

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:金宜

  • 圖像縮放算法的研究與FPGA設(shè)計(jì).rar

    Scaler是平板顯示器件(FPD,F(xiàn)lat Panel Display)中的重要組成部分,它將輸入源圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成與顯示屏固定分辨率一致的信號(hào),并控制其顯示在顯示屏上。本文在研究圖像縮放算法和scaler在FPD中工作過程的基礎(chǔ)上,采用自上而下(Top-down)的設(shè)計(jì)方法,給出了scaler的設(shè)計(jì)及FPGA驗(yàn)證。該scaler支持不同分辨率圖像的縮放,且縮放模式可調(diào),也可以以IP core的形式應(yīng)用于相關(guān)圖像處理芯片中。 圖像縮放內(nèi)核是scaler的核心部分,它是scaler中的主要運(yùn)算單元,完成圖像縮放的基本功能,它所采用的核心算法以及所使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著縮放性能的優(yōu)劣,也是控制芯片成本的關(guān)鍵。因此,本文從縮放內(nèi)核的結(jié)構(gòu)入手,對(duì)scaler的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì);通過對(duì)圖像縮放中常用算法的深入研究提出了一種新的優(yōu)化算法——矩形窗縮放算法,并對(duì)其計(jì)算進(jìn)行分析和簡(jiǎn)化,降低了計(jì)算的復(fù)雜度。FPGA設(shè)計(jì)中,采用列縮放與行縮放分開處理的結(jié)構(gòu),使用雙口RAM作為兩次縮放間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。使用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于:行列縮放可以同時(shí)進(jìn)行,數(shù)據(jù)處理的可靠性高、速度快:內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了,數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小合適,便于設(shè)計(jì)。此外,本文還介紹了其他輔助模塊的設(shè)計(jì),包括DVI接口信號(hào)處理模塊、縮放參數(shù)計(jì)算與控制模塊以及輸出信號(hào)檢測(cè)與時(shí)序?yàn)V波模塊。 本設(shè)計(jì)使用Verilog HDL對(duì)各模塊進(jìn)行了RTL級(jí)描述,并使用Quartus II7.2進(jìn)行了邏輯仿真,最后使用Altera公司的FPGA芯片來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。通過邏輯驗(yàn)證和系統(tǒng)仿真,證明該scaler的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。對(duì)于不同分辨率的圖像,均可以在顯示屏上得到穩(wěn)定的顯示。

    標(biāo)簽: FPGA 圖像 法的研究

    上傳時(shí)間: 2013-05-30

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  • 基于FPGA的加密算法的研究與實(shí)現(xiàn).rar

    在幾乎所有現(xiàn)代通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中,安全問題都起著非常重要的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅速發(fā)展,對(duì)安全的要求也逐漸加強(qiáng)。目前影響最大的三類公鑰密碼是RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼和橢圓曲線公鑰密碼。但超橢圓曲線密碼是比橢圓曲線密碼更難攻破的密碼體制,且可以在更小的基域上達(dá)到與橢圓曲線密碼相同的安全程度。雖然超橢圓曲線密碼體制在理論上已經(jīng)基本成熟,但由于它的計(jì)算復(fù)雜性大,所以在具體實(shí)現(xiàn)上還需要進(jìn)一步研究。實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng),對(duì)于增強(qiáng)信息系統(tǒng)的安全性和研究更高強(qiáng)度的加密系統(tǒng)都有著重要的理論意義和較高的應(yīng)用價(jià)值,相信超橢圓曲線密碼系統(tǒng)將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。 對(duì)于密碼系統(tǒng),我們希望它占用的空間更少,實(shí)現(xiàn)的時(shí)間更短,安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法,對(duì)主要算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較并提出軟硬協(xié)調(diào)思想實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)就是為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統(tǒng)中有限域上的兩個(gè)核心運(yùn)算——有限域乘法運(yùn)算和有限域求逆運(yùn)算。對(duì)有限域乘法運(yùn)算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),并對(duì)它們的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,重點(diǎn)在于對(duì)并行度不同的串并混合算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較,找到面積和速度的最佳結(jié)合點(diǎn)。通過對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)和比較,發(fā)現(xiàn)理論上面積和速度協(xié)調(diào)性較好的8位串并混合算法在實(shí)際中協(xié)調(diào)性并不是很好,最終得出結(jié)論,在所做實(shí)驗(yàn)的四種情況中,面積和速度協(xié)調(diào)性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對(duì)有限域求逆運(yùn)算的三種算法在FPGA上用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較,找到單獨(dú)實(shí)現(xiàn)有限域求逆運(yùn)算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運(yùn)算相結(jié)合的算法(使用域乘法求逆的算法),為軟硬協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)思想的提出打下基礎(chǔ)。 論文然后提出了軟硬協(xié)調(diào)的方法實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)的思想,并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件部分的劃分。通過分析,將標(biāo)量乘算法,除子算法和多項(xiàng)式環(huán)算法劃分到軟件部分,并對(duì)其中的標(biāo)量乘運(yùn)算進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹,將有限域算法歸于硬件部分并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述。在最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié),提出進(jìn)一步需要開展的工作。

    標(biāo)簽: FPGA 加密 法的研究

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

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  • LDPC編碼算法研究及其FPGA實(shí)現(xiàn).rar

    LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗(yàn)矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯(cuò)碼,最初由Gallager發(fā)現(xiàn),故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似,具有逼近香農(nóng)限的性能,幾乎適用于所有信道,因此成為近年來(lái)信道編碼界研究的熱點(diǎn)。 LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣呈現(xiàn)稀疏性,其譯碼復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān)系,克服了分組碼在長(zhǎng)碼長(zhǎng)時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問題,使長(zhǎng)編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏特性,在長(zhǎng)的編碼分組時(shí),相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn),這使得連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)對(duì)譯碼的影響不大,編碼本身就具有抗突發(fā)差錯(cuò)的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理,其次,具體介紹了LDPC碼的構(gòu)造和各種編碼算法及其生成矩陣的產(chǎn)生方法,特別是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造以及RU算法、貪婪算法,并在此基礎(chǔ)上采用貪婪算法對(duì)RU算法進(jìn)行了改進(jìn)。 最后,選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217,實(shí)現(xiàn)了碼長(zhǎng)為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設(shè)計(jì)過程中,為節(jié)省資源、提高速度,在向量存儲(chǔ)時(shí)采用稀疏矩陣技術(shù),在向量相加時(shí)采用通過奇校驗(yàn)直接判定結(jié)果的方法,在向量乘法中,采用了前向迭代方法,避開了復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)算。結(jié)果表明,該編碼器只占用約10%的邏輯單元,約5%的存儲(chǔ)單元,時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz,數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到33Mb/s,功能上也滿足編碼器的要求。

    標(biāo)簽: LDPC FPGA 編碼

    上傳時(shí)間: 2013-06-09

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