在日益發(fā)展的電子技術(shù)和各行業(yè)對系統(tǒng)安全需求不斷提高的刺激下，原有基于X86系統(tǒng)架構(gòu)機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)逐漸暴露出越來越多的缺陷，研制新型的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)成為一種必然的趨勢，而不斷發(fā)展的MCU技術(shù)、嵌入式Linux、制造工藝等也給新型機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的研制提供了技術(shù)保障。 本課題針對目前鐵路運營對安全、快速、準點等特性要求的不斷提高，研究基于ARM的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)，設(shè)計出具有高可靠性、高效能、可維護性強的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)。 本文首先分析了嵌入式技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，對ARM技術(shù)的特點及其在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用進行了深入研究；進而，分析了國內(nèi)現(xiàn)有基于PC/104總線模式擴展的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的優(yōu)缺點以及國外先進機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)特點。對如何有效提高系統(tǒng)的可靠性、可操作性進行了深入的研究，提出了利用ARM處理器與嵌入式操作系統(tǒng)Linux實現(xiàn)高可靠性機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)的思路，并在此思路指導(dǎo)下完成了基本研究和具體設(shè)計。 在完成樣機試制后，結(jié)合鐵路產(chǎn)品的高可靠性要求，本文最后對影響系統(tǒng)可靠性的若干性能指標進行了測試：高低溫測試、靜電放電測試、EMC測試、絕緣耐壓測試、振動測試等，并對設(shè)計過程中一些欠考慮的因素提出了解決方案。實際測試表明，基于ARM技術(shù)的機車監(jiān)控顯示系統(tǒng)滿足我國鐵路未來若干年監(jiān)控安全的需要。
標簽： ARM 機車監(jiān)控 顯示系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，ARM處理器以其獨特的優(yōu)勢在計算機、電子和通信的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)相融合，在更大程度上促進了家庭生活的信息化和自動化。系統(tǒng)采用先進的ARM處理器作為控制平臺，與使用C51單片機相比，提高了性能，縮短了開發(fā)周期；與使用傳統(tǒng)的PC機相比，兼顧了系統(tǒng)功能，又節(jié)約了成本，在家庭自動化領(lǐng)域具有較好的理論價值和廣闊的應(yīng)用前景。 本文在分析國內(nèi)外家庭自動化發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用先進的ARM技術(shù)，給出了多模式網(wǎng)絡(luò)通信方案，解決了家庭自動化系統(tǒng)對不同通信網(wǎng)絡(luò)的兼容性問題，在公用電話網(wǎng)語音通信中，提出了通信狀態(tài)機模型，討論了電話按鍵檢測和超時無選擇的問題，對語音處理技術(shù)的實現(xiàn)進行了研究；在無線網(wǎng)絡(luò)通信中，通過短消息的發(fā)送和接收，實現(xiàn)了遠程用戶和系統(tǒng)之間的信號傳輸，對系統(tǒng)無線GPRS通信的實現(xiàn)進行了技術(shù)研究；在遠程圖像監(jiān)控的實現(xiàn)中，給出了單幀圖像采集的實現(xiàn)方法，對C/S模式下遠程監(jiān)控技術(shù)進行了研究；為實現(xiàn)系統(tǒng)與終端之間的信號傳輸，給出了家庭內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計方案，實現(xiàn)了家電設(shè)備控制和自動報警功能，在系統(tǒng)安全問題方面，給出了系統(tǒng)身份認證的實現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個低成本、高性能、高可靠性的家庭自動化系統(tǒng)。
標簽： ARM 家 自動化系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-21
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傳統(tǒng)的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協(xié)同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現(xiàn)代生活的需求。所以開發(fā)智能化的家電及其控制系統(tǒng)己成為當前的研究熱點。 傳統(tǒng)的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現(xiàn)，以及Linux、Windows CE等操作系統(tǒng)的完善，使嵌入式技術(shù)迅速發(fā)展，這為智能IP電話的研發(fā)提供了軟硬件基礎(chǔ)。 現(xiàn)階段家庭網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)的方式主要為有線接入，因為這種方式網(wǎng)絡(luò)性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網(wǎng)要安全可靠。要實現(xiàn)智能家電的網(wǎng)絡(luò)化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網(wǎng)絡(luò)，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統(tǒng)的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統(tǒng)。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網(wǎng)口與因特網(wǎng)通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術(shù)更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯(lián)為切入點，結(jié)合ARM、嵌入式Linux和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統(tǒng)。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產(chǎn)品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優(yōu)化人們的生活方式，節(jié)約能源費用資金。 筆者完成了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，并進行了調(diào)試，驗證了所設(shè)計系統(tǒng)的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-04-24
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作為在保障網(wǎng)絡(luò)安全方面扮演著至關(guān)重要角色的防火墻技術(shù)從出現(xiàn)到發(fā)展至今一直是網(wǎng)絡(luò)安全研究中的關(guān)鍵技術(shù)之一，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，它在信息化、網(wǎng)絡(luò)化的過程中也變的越來越重要。為了使防火墻能快速且深入地對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中的海量信息進行安全檢測，并能應(yīng)對來自各個網(wǎng)絡(luò)層的威脅，將傳統(tǒng)的基于軟件的防火墻轉(zhuǎn)向硬件平臺實現(xiàn)是不可阻擋的發(fā)展趨勢。 首先闡述了網(wǎng)絡(luò)安全的現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)安全研究的重大意義、防火墻目前的發(fā)展狀況及未來的發(fā)展趨勢，然后介紹了防火墻的概念、功能和分類。重點分析了著名的開源入侵檢測系統(tǒng)Snort的功能實現(xiàn)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對Linux中自帶的網(wǎng)絡(luò)安全工具Iptables/Netfilter的工作原理做了簡要介紹，然后對現(xiàn)在較流行的基于軟件的字符串匹配算法和硬件實現(xiàn)方法進行對比分析，通過對已存在的解決方法的深入研究，提出了基于ARM處理器并采用內(nèi)容可尋址存儲器(CAM)的硬件防火墻系統(tǒng)設(shè)計方案。將Snort中對數(shù)據(jù)包載荷檢測部分中的順序檢測替換為由CAM結(jié)合Wu-Manbcr多模式匹配算法實現(xiàn)，其中CAM完成短模式匹配，Wu-Manber算法完成長模式匹配，并將Snort與Iptables/Netfilter有機結(jié)合移植到基于ARM的嵌入式平臺中，系統(tǒng)可以通過主機對防火墻的狀態(tài)進行實時監(jiān)控和規(guī)則更新。 設(shè)計了防火墻的整個硬件電路，其中重點分析了CAM模塊的設(shè)計。通過對Sourcefire的Snort VRT2.4版免費規(guī)則庫的統(tǒng)計分析和計算模擬得出了對規(guī)則集的最佳劃分長度；在軟件部分研究了Bootloader制作、Linux內(nèi)核的裁減與移植及根文件系統(tǒng)制作等內(nèi)容。重點分析了摩托羅拉公司的專用CAM芯片MCM69C432的驅(qū)動程序設(shè)計和相應(yīng)的調(diào)用方法，并結(jié)合主機軟件部分的功能分析了雙方的通信協(xié)議及實現(xiàn)，最后通過程序?qū)ο到y(tǒng)仿真并選用林肯數(shù)據(jù)集進行模擬測試，測試結(jié)果表明系統(tǒng)比以前效率有了大幅提高，過濾速度已達到最初設(shè)計目標，證明了此硬件防火墻方案的可行性。 最后總結(jié)了本人的工作并指出此種方案的硬件防火墻的不足、需要改進之處和它的良好應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-07-24
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本文使用nRF905 實現(xiàn)門禁系統(tǒng)控制信號的無線傳輸，并使用DS1722 產(chǎn)生隨機數(shù)、IDEA 加密后傳輸、接收非法信號后延時等技術(shù)加強系統(tǒng)的安全性能。主要介紹硬件電路、nRF905 無線信號
標簽： Keil 無線 c語言 門禁系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-15
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本文首先分析了國內(nèi)外微型飛行器（MAV）研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和存在的困難，接著闡述了MAV的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，針對已有的MAV平臺，設(shè)計了MAV自主飛行控制系統(tǒng)的總體方案，選擇ARM作為中央處理器，從電源模塊設(shè)計、存儲器模塊設(shè)計、與各傳感器的接口設(shè)計等入手，實現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，并分析了硬件設(shè)計所采取的抗干擾措施。 在系統(tǒng)軟件設(shè)計方面，本文選用嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)環(huán)境，分析了操作系統(tǒng)的組成和啟動流程。在此基礎(chǔ)上，針對本文所設(shè)計的硬件系統(tǒng)，編制了專用的引導(dǎo)程序，重新編譯了內(nèi)核，完成了ARMLinux在硬件平臺上的移植。接著詳細分析了字符設(shè)備，編寫了各個模塊的驅(qū)動程序，并描述了應(yīng)用程序的開發(fā)模式。 最后本文討論了MAV系統(tǒng)中MPEG4視頻數(shù)據(jù)壓縮的關(guān)鍵技術(shù)，分析了ARM的硬件編解碼器的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)過程，重點研究了遙測數(shù)據(jù)和壓縮圖像的復(fù)合方案，將遙測數(shù)據(jù)嵌入到壓縮圖像中進行傳輸。這種方法可以節(jié)省信道，降低系統(tǒng)功耗和保護遙測數(shù)據(jù)的安全。 本文所研制的自主飛行控制系統(tǒng)具有體積小、重量輕、集成度高、抗干擾能力強等特點，能實時傳輸視頻圖像，各項指標都滿足項目技術(shù)要求。
標簽： ARM MAV 飛行控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-31
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汽車儀表是駕駛員獲取汽車狀態(tài)信息的關(guān)鍵設(shè)備，對汽車的安全行駛起著重要的作用。近年來，隨著計算機、微電子和各種現(xiàn)場總線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車電子技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，汽車儀表盤上顯示的信息不斷增加，傳統(tǒng)的機械式、電氣式組合儀表越來越無法滿足使用的需求。特別是隨著汽車GPS導(dǎo)航、自動駕駛等新技術(shù)的日趨成熟，汽車儀表成為集顯示、控制、通訊、娛樂為一體的汽車綜合信息顯示中心已經(jīng)指日可待。 本文提出并設(shè)計了一種以ARM器件為CPU，以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)的車載儀表盤系統(tǒng)。該儀表盤以嵌入式微處理器為核心，對汽車的各種信息狀態(tài)，如電池電壓、車速等參數(shù)進行采集、處理、顯示和報警提示，駕駛員根據(jù)報警提示的結(jié)果進行相應(yīng)的處理，以使汽車安全正常行駛。儀表盤本身作為汽車CAN總線的一個節(jié)點，支持CAN通信，可以接收來自其它CAN節(jié)點的信息并顯示，也可以發(fā)送控制信息至其它CAN節(jié)點。該儀表盤在外型上不同于傳統(tǒng)的汽車儀表，其顯示端使用一個LCD顯示屏代替原有的顯示設(shè)備，汽車運行的所有狀態(tài)信息都在該屏上顯示，但為延續(xù)傳統(tǒng)的操作習慣，將原來的車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等用指針顯示的信息在顯示屏上以模擬表的形式顯示。并對越限工況和各種違規(guī)操作，在顯示屏上以圖形指示燈的形式閃爍顯示并同時以真人語音進行提醒。 本文在簡要介紹了汽車儀表發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，重點論述了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程和模式，包括開發(fā)平臺的搭建、驅(qū)動程序的開發(fā)、圖形顯示界面的開發(fā)和應(yīng)用程序的設(shè)計。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，硬件、軟件的可裁剪是其最大的特點，因此，增加功能模塊(比如本系統(tǒng)中用到的CAN通信模塊、音頻輸出模塊等)是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的一個重點和難點，所以本文重點之一是放在驅(qū)動模塊的設(shè)計上。同時，作為信息顯示中心，信息顯示要求及時、準確、有美感，因此，圖形界面的開發(fā)也是重點之一。 本課題所設(shè)計的汽車儀表，作為綜合信息顯示中心的一個雛形，可以方便地擴展GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車后視攝像系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等模塊，相信進一步的研究和開發(fā)，汽車綜合信息顯示中心將成為未來汽車上重要的一部分。
上傳時間： 2013-06-13
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2000年10月2日，美國國家標準與技術(shù)研究所宣布采用Rijndael算法作為高級加密標準，并于2002年5月26日正式生效，AES算法將在今后很長一段時間內(nèi)，在信息安全中扮演重要角色。因此，對AES算法實現(xiàn)的研究就成為了國內(nèi)外的熱點，會在信息安全領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用FPGA實現(xiàn)AES算法具有快速、靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點。 本論文就是針對AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中的優(yōu)化實現(xiàn)問題，在深入分析了AES算法的整體結(jié)構(gòu)、基本變換以及加、解密流程的基礎(chǔ)上，對AES算法的加、解密系統(tǒng)的FPGA優(yōu)化設(shè)計進行了研究。主要內(nèi)容為： 1．確定了實現(xiàn)方案以及關(guān)鍵技術(shù)，在比較了常用的結(jié)構(gòu)后，采用了適合高速并行實現(xiàn)AES加、解密算法的結(jié)構(gòu)——內(nèi)外混合的流水線結(jié)構(gòu)，并給出了總體的設(shè)計框圖。由于流水線結(jié)構(gòu)不適用于反饋模式，為了達到較高的運算速度，該系統(tǒng)使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式； 2．對各個子模塊的設(shè)計分別予以詳細分析，結(jié)合算法本身和FPGA的特點，采用查表法優(yōu)化處理了字節(jié)代換運算，列混合運算和密鑰擴展運算。同時，考慮到應(yīng)用環(huán)境的不同，本設(shè)計支持數(shù)據(jù)分組為128比特，密鑰長度為128比特、192比特以及256比特三種模式下的AES算法加、解密過程。完成了AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中實現(xiàn)的這個系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計； 3．利用QLJARTUSII開發(fā)工具進行代碼的編寫工作和綜合編譯工作，在 MODELSIM中進行仿真并給出仿真結(jié)果，給出了各個模塊和整個設(shè)計的仿真測試結(jié)果； 4．和其他類似的設(shè)計做了橫向?qū)Ρ龋贸鼋Y(jié)論：本設(shè)計在保證了速度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了資源和速度的均衡，在性能上具有較大的優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-05-25
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隨著科學技術(shù)的發(fā)展與公共安全保障需求的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術(shù)、H．264壓縮編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學術(shù)意義與實用意義， 本課題所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務(wù)器、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務(wù)器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。PC機客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器進行遠程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況， 在嵌入式圖像服務(wù)器設(shè)計階段，本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng)，采用雙緩存乒乓交換的方法設(shè)計圖像采集用戶自定義模塊。接著設(shè)計雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設(shè)計中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的設(shè)計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務(wù)的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設(shè)計與實現(xiàn)是本文的重點。文中首先分析H．264．標準，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計了16×16幀內(nèi)預(yù)測算法，并設(shè)計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預(yù)測模式選擇。然后設(shè)計4×4子塊掃描方式，編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案，針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對編碼算法設(shè)計相應(yīng)解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設(shè)計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務(wù)器與若干客戶端接入網(wǎng)絡(luò)進行聯(lián)合調(diào)試，構(gòu)建完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)視頻壓縮率高，監(jiān)控圖像質(zhì)量良好，充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設(shè)計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。
標簽： FPGA 264 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-03
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AES是美國于2000年10月份確立的高級加密標準，該標準的反饋鏈路模式AESCBC加密算法，用于在IPSec中替代DESCBC和3DESCBC。 加密是安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，要保證在公眾網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取和偷聽，必須對數(shù)據(jù)進行加密。在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密/解密，對于開發(fā)高性能的安全路由器、安全網(wǎng)關(guān)等對數(shù)據(jù)處理速度要求高的通信設(shè)備具有重要的意義。 在目前可查詢的基于FPGA技術(shù)實現(xiàn)AESCBC的設(shè)計中，最快的加/解密速度達到700Mbps/400MHZ。商用CPU奔騰4主頻3.06，用匯編語言編寫程序，全部資源用于加密解密，最快的加密解密速度可以達到1.4Gbps。但根據(jù)國外測試結(jié)果表明，即使開發(fā)的路由器本身就基于高性能的雙64位MIPS網(wǎng)絡(luò)處理器，軟件加密解決方案僅能達到路由器所要求的最低吞吐速率600Mbps。 本文首先研究分析了目前幾種實現(xiàn)AESCBC的方法有缺點的情況下，在深入研究影響硬件快速實現(xiàn)AESCBC難點基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種適應(yīng)于報文加密解密的硬件快速實現(xiàn)AESCBC的方案，在設(shè)計中采用加密解密和密鑰展開并行工作，實現(xiàn)了在線提供子密鑰。在解密中采用了雙隊列技術(shù)，實現(xiàn)了報文解密和子密鑰展開協(xié)調(diào)工作，提高了解密速度。 本文在quartus全面仿真設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，全面驗證了硬件實現(xiàn)AESCBC方案的正確性，全面分析了本設(shè)計加密解密的性能。并且針對設(shè)計中的流水線效率低的問題，提出改善流水線性能的方案，設(shè)計出報文級并行加密解密方案，并且給出了硬件實現(xiàn)VPN的初步方案。實現(xiàn)了單一模塊加密速度達到1.16Gbps，單一模塊解密速度達到900Mbps，多個模塊并行工作加密解密速度達到6.4Gbps。 論文最后給出了總結(jié)與展望。目前實現(xiàn)的AESCBC算法，只能通過仿真驗證其功能的正確性，還需要下載到芯片上做進一步的驗證。要用硬件實現(xiàn)整個IPSec，還要進一步開發(fā)基于FPGA的技術(shù)。總之，為了適應(yīng)路由器發(fā)展的需求，還有很多技術(shù)需要研究。
標簽： AES_CBC FPGA 性能 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-05-29
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