2000年10月2日，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所宣布采用Rijndael算法作為高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年5月26日正式生效，AES算法將在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，在信息安全中扮演重要角色。因此，對(duì)AES算法實(shí)現(xiàn)的研究就成為了國(guó)內(nèi)外的熱點(diǎn)，會(huì)在信息安全領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用FPGA實(shí)現(xiàn)AES算法具有快速、靈活、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 本論文就是針對(duì)AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)問(wèn)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(duì)AES算法的加、解密系統(tǒng)的FPGA優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容為： 1．確定了實(shí)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(shí)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(jì)框圖。由于流水線結(jié)構(gòu)不適用于反饋模式，為了達(dá)到較高的運(yùn)算速度，該系統(tǒng)使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式； 2．對(duì)各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)分別予以詳細(xì)分析，結(jié)合算法本身和FPGA的特點(diǎn)，采用查表法優(yōu)化處理了字節(jié)代換運(yùn)算，列混合運(yùn)算和密鑰擴(kuò)展運(yùn)算。同時(shí)，考慮到應(yīng)用環(huán)境的不同，本設(shè)計(jì)支持?jǐn)?shù)據(jù)分組為128比特，密鑰長(zhǎng)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(guò)程。完成了AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)的這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)； 3．利用QLJARTUSII開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行代碼的編寫工作和綜合編譯工作，在 MODELSIM中進(jìn)行仿真并給出仿真結(jié)果，給出了各個(gè)模塊和整個(gè)設(shè)計(jì)的仿真測(cè)試結(jié)果； 4．和其他類似的設(shè)計(jì)做了橫向?qū)Ρ龋贸鼋Y(jié)論：本設(shè)計(jì)在保證了速度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了資源和速度的均衡，在性能上具有較大的優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： FPGA AES 解密 算法
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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H.264作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，相比上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)定了碼流的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個(gè)檔次，每個(gè)檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應(yīng)用，因此。H.264的編碼器的設(shè)計(jì)可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對(duì)H.264進(jìn)行了編碼復(fù)雜度分析，并統(tǒng)計(jì)了整個(gè)軟件編碼中計(jì)算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼的效率。在該算法下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)時(shí)，為了得到一個(gè)宏塊的預(yù)測(cè)模式，需要進(jìn)行592次率失真代價(jià)計(jì)算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇的計(jì)算復(fù)雜度，本文改進(jìn)了幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇算法。實(shí)踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計(jì)的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時(shí)間平均節(jié)約60﹪以上，對(duì)編碼的實(shí)時(shí)性有較大幫助。 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼，考慮到FPGA的高效運(yùn)算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實(shí)現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，并對(duì)影響編碼速度，且具有硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性的幾個(gè)重要部分進(jìn)行了算法研究和FPGA.實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對(duì)這些模塊進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真，并將驗(yàn)證后通過(guò)的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進(jìn)行了在線測(cè)試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)輸入的殘差數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮編碼的功能。 本文對(duì)H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇算法的改進(jìn)，算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)軟件編碼的實(shí)時(shí)性有很大幫助。本文對(duì)在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對(duì)H.264編碼器芯片的設(shè)計(jì)有著積極的借鑒性。
標(biāo)簽： FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測(cè) 算法優(yōu)化
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜，圖像編碼過(guò)程占用了大量的處理器時(shí)間開(kāi)銷和內(nèi)存開(kāi)銷，因而通過(guò)對(duì)JPEG2000算法進(jìn)行優(yōu)化并采用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部?jī)?nèi)容，對(duì)加快編碼速度從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計(jì)，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)。在研究算術(shù)編碼器過(guò)程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機(jī)和二級(jí)流水線技術(shù)，并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過(guò)對(duì)算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語(yǔ)言對(duì)算術(shù)編碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過(guò)了功能仿真與綜合。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過(guò)程中，首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型，并驗(yàn)證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對(duì)算法優(yōu)化時(shí)采用黃金分割點(diǎn)算法代替原來(lái)的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實(shí)驗(yàn)證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計(jì)算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實(shí)現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長(zhǎng)”值從大到小通道編碼順序進(jìn)行編碼，通過(guò)對(duì)該算法的仿真驗(yàn)證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。
標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 標(biāo)準(zhǔn)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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本文首先在介紹多用戶檢測(cè)技術(shù)的原理以及系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了幾種多用戶檢測(cè)算法的性能，給出了算法選擇的依據(jù)。為了同時(shí)克服多址干擾和多徑干擾，給出了融合多用戶檢測(cè)與分集合并技術(shù)的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。 接著，針對(duì)WCDMA反向鏈路信道結(jié)構(gòu)，介紹了擴(kuò)頻使用的OVSF碼和擾碼，分析了擾碼的延時(shí)自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，指出了存在多址干擾和多徑干擾的根源。在此基礎(chǔ)上，給出了解相關(guān)檢測(cè)器的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和結(jié)構(gòu)框圖，并仿真研究了用戶數(shù)、擴(kuò)頻比、信道估計(jì)精度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。 常規(guī)的干擾抵消是基于chip級(jí)上的抵消，需要對(duì)用戶信號(hào)重構(gòu)，因此具有較高的復(fù)雜度。在解相關(guān)檢測(cè)器的基礎(chǔ)上，衍生出符號(hào)級(jí)上的干擾抵消。通過(guò)仿真，給出了算法中涉及的干擾抑制控制權(quán)值、干擾抵消級(jí)數(shù)等參數(shù)的最佳取值，并進(jìn)行了算法性能比較。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性。 最后，介紹了WCDMA系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)解復(fù)用技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)，在FPGA平臺(tái)上分別實(shí)現(xiàn)了與基站和安捷倫8960儀表的互聯(lián)互通。
標(biāo)簽： WCDMA FPGA 多用戶檢測(cè) 下行鏈路
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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該文為WCDMA系統(tǒng)功率控制環(huán)路與閉環(huán)發(fā)射分集算法FPGA實(shí)現(xiàn)研究.主要內(nèi)容包括功率控制算法與閉環(huán)發(fā)射分集算法的分析與討論,在分析討論的基礎(chǔ)上進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).另外在文中還介紹了可編程器件方面的常識(shí)、FPGA的設(shè)計(jì)流程以及同步電路設(shè)計(jì)方面的有關(guān)技術(shù).
標(biāo)簽： WCDMA FPGA 功率控制
上傳時(shí)間： 2013-05-18
上傳用戶：shinnsiaolin
該文針對(duì)復(fù)雜信號(hào)實(shí)時(shí)處理的困難,提出了采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的方法,并根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)了一個(gè)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái).根據(jù)FPGA實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的關(guān)鍵點(diǎn):設(shè)計(jì)合理的FPGA結(jié)構(gòu),體現(xiàn)算法的并行性和流水性,論文著重分析了用FPGA實(shí)現(xiàn)陣列結(jié)構(gòu)處理的具體方法和實(shí)現(xiàn)過(guò)程.論文從分析算法的并行度入手,提出用相關(guān)圖方法直觀反映算法的相關(guān)性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了算法的信號(hào)流圖結(jié)構(gòu)和脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu).并針對(duì)典型信號(hào)處理算法(矩陣運(yùn)算、卷積運(yùn)算)進(jìn)行了并行度分析,相關(guān)圖設(shè)計(jì)和從相關(guān)圖導(dǎo)出脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)的研究.同時(shí)針對(duì)FPGA特點(diǎn),提出了采用CORDIC結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)通用運(yùn)算單元,給出其流水實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu),結(jié)合脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)提高了矩陣運(yùn)算性能.最后設(shè)計(jì)一個(gè)以32位CPU為核心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),編寫了啟動(dòng)程序和診斷程序.
標(biāo)簽： FPGA 信號(hào)處理 法的研究 實(shí)驗(yàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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加密算法一直在信息安全領(lǐng)域起著極其重要的作用,它直接影響著國(guó)家的安全和發(fā)展.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,原有的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DES)已不能滿足人們的保密要求.在未來(lái)的20年內(nèi),高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn).在不對(duì)原有應(yīng)用系統(tǒng)作大的改動(dòng)的情況下,3-DES算法有了很大的生存空間.該文介紹了DES和3-DES算法的概要,給出了一種電路實(shí)現(xiàn)模型,并基于XILINX公司的FPGA器件設(shè)計(jì)了IP核,介紹了I P核設(shè)計(jì)中主要模塊的設(shè)計(jì)方法.最后對(duì)該IP核進(jìn)行了分析,給出它的性能參數(shù).該課題系統(tǒng)地論述了基3-DES算法的密碼IP核設(shè)計(jì)全過(guò)程.文章首先闡述了該設(shè)計(jì)的課題背景,給出了使用VHDL方法設(shè)計(jì)密碼電路的特點(diǎn)和研究思路和特點(diǎn),然后對(duì)IP核的設(shè)計(jì)環(huán)境和密碼算法進(jìn)行了介紹.在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)討論了3-DES算法的密碼芯片設(shè)計(jì)方法和各個(gè)電路模塊實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖,包括算法電路、譯碼電路、接口電路和控制模塊電路等.通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)的介紹,闡明了使用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)專用集成電路的原理和特點(diǎn).
標(biāo)簽： IPCORE FPGA 3DES 算法
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義隆單片機(jī)應(yīng)用算法例子,有加減X除，歡迎交流
標(biāo)簽： 義隆 單片機(jī)應(yīng)用 算法
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微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是可編程邏輯器件的產(chǎn)生加速了電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心日趨轉(zhuǎn)向基于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，即EDA技術(shù)。EDA技術(shù)采用的自頂向下設(shè)計(jì)流程代替了原有的自下而上設(shè)計(jì)流程，縮短了集成電路的開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省了開(kāi)發(fā)費(fèi)用，促進(jìn)了集成電路的發(fā)展。布局布線是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題，其性能的好壞直接影響到電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的可靠性。 本文首先介紹了布局布線前的背景知識(shí)，然后對(duì)學(xué)術(shù)上成熟的VPR布局布線工具所采用的算法進(jìn)行了闡述，分別介紹用于布局的模擬退火算法和布線的A*迭代式迷宮搜索算法，最后重點(diǎn)研究了自動(dòng)布線算法，并作出了以下改進(jìn)；根據(jù)FPGA布線算法的需要對(duì)雙向啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析及改進(jìn)；基于VPR實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)線遞增排序方法，并與網(wǎng)線遞減排序進(jìn)行了比較；在原有的時(shí)序驅(qū)動(dòng)布線啟發(fā)式函數(shù)中引入了面積約束條件以節(jié)約FPGA布線的面積。 通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析比較，發(fā)現(xiàn)：引入雙向啟發(fā)式搜索算法能大大增加布線拆線的速度；遞增有序比遞減有序布線減少了運(yùn)行時(shí)間；時(shí)序驅(qū)動(dòng)布線算法中引入面積約束后，大大減少了布線面積。
標(biāo)簽： FPGA 自動(dòng)布局 布線算法
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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在信道編碼的發(fā)展進(jìn)程中，編碼研究人員一直致力于追尋性能盡可能的接近Shannon極限，且譯碼復(fù)雜度較低的信道編碼方案。1993年Berrou等提出了Turbo碼，這種碼在接近香農(nóng)極限的低信噪比下仍能夠獲得較低的誤碼率，它的出現(xiàn)在編碼界引起了廣泛的關(guān)注，并成為編碼研究領(lǐng)域最新的發(fā)展方向之一。但Turbo碼也有其缺點(diǎn)，由于交織器的存在，致使譯碼復(fù)雜度高，譯碼時(shí)延長(zhǎng)且因?yàn)榈痛a重碼字，存在錯(cuò)誤平臺(tái)現(xiàn)象。在Turbo碼的基礎(chǔ)上，1994年，Pyndiah等提出了Turbo乘積碼，Turbo乘積碼繼承了Turbo碼的優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)門urbo乘積碼的構(gòu)造采用了線性分組碼，所以譯碼方法比Turbo碼簡(jiǎn)單。Turbo乘積碼近年來(lái)開(kāi)始被廣泛到應(yīng)用到各種通信場(chǎng)合，大有取代傳統(tǒng)的卷積碼之勢(shì)。 本文首先圍繞Turbo乘積碼的編譯碼原理，闡述了涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)；又據(jù)Turbo乘積碼目前的應(yīng)用狀況，回顧了Turbo碼的發(fā)展歷史；其次，根據(jù)Turbo乘積碼的構(gòu)造原理，探討了構(gòu)造的方法，交織類型，子碼的選擇及子碼的性能；再次，研究了Turbo乘積碼的概率譯碼，基于外信息的迭代算法，研究了Chase的譯碼算法；最后通過(guò)軟件仿真實(shí)現(xiàn)了該迭代譯碼算法，得到的結(jié)果達(dá)到了通信接收的要求。 本文還初步的闡述了Turbo乘積碼硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。據(jù)實(shí)際工作中碰到的非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，給出了整體模塊設(shè)計(jì)圖，及相應(yīng)模塊的功能和模塊問(wèn)連接的各種參數(shù)。并實(shí)現(xiàn)了模態(tài)下的同步搜索和去除相位模糊功能。最后根據(jù)研究中碰到的各種問(wèn)題，提出了下一步工作建議和研究方向。
標(biāo)簽： Turbo FPGA 乘積碼 譯碼算法
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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