信息技術(shù)的不斷發(fā)展,對信息的安全提出了更高的要求.在應(yīng)用公鑰密碼體制的時候,對密鑰長度要求越來越大,處理的速度要求越來越快.而基于橢圓曲線離散對數(shù)問題的橢圓曲線密碼體制,因其每比特最大的安全性,受到了越來越廣泛的注意.橢圓曲線密碼體制(ECC:Elliptic Curve Cryptosystem)的快速實現(xiàn)也成為一個關(guān)注的方面.該文按照確定有限域、選取曲線參數(shù)、劃分結(jié)構(gòu)模塊、優(yōu)化模塊算法、實現(xiàn)模塊設(shè)計,驗證模塊功能的順序進(jìn)行書寫.為了硬件實現(xiàn)上的方便,設(shè)計選擇了含有Ⅱ型優(yōu)化正規(guī)基的伽略域GF(2191),并在該域上構(gòu)造了隨機的橢圓曲線.根據(jù)層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計思路,將橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運算劃分成兩個運算層次:橢圓曲線上的運算和有限域上的運算.模塊劃分之后,利用自底向上的設(shè)計思路,主要針對有限域上的乘法運算進(jìn)行了重要的改進(jìn),并對加法群中的標(biāo)量乘運算的算法進(jìn)行了分析、證明,以達(dá)到面積優(yōu)化和快速執(zhí)行的效果.具體設(shè)計中,采用硬件描述語言Verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺上進(jìn)行電路設(shè)計.完成了各個模塊的設(shè)計輸入和仿真.設(shè)計選用了Altera公司的APEX Ⅱ系列器件,利用第一方軟件Quartus Ⅱ 2.2進(jìn)行綜合、布局、布線和時序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點加、倍點和標(biāo)量乘法模塊的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖.并且根據(jù)橢圓曲線的標(biāo)量乘特點,提出了合適的驗證方案.該設(shè)計完成了橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運算.設(shè)計主要針對資源受限的應(yīng)用環(huán)境:改進(jìn)了有限域上的乘法運算、使用了沒有預(yù)處理的標(biāo)量乘算法.改進(jìn)后的橢圓曲線標(biāo)量乘法需要2,741,998個邏輯單元,在100MHz的時鐘約束下,運行一次標(biāo)量乘法運算需要567.69us.該次設(shè)計的結(jié)果可以直接用來構(gòu)造橢圓曲線上的簽名、驗證、密鑰交換等算法.
上傳時間： 2013-05-24
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隨著計算機與信息技術(shù)的發(fā)展，生物特征識別技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內(nèi)容，一直以來是國內(nèi)外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用。傳統(tǒng)的嵌入式自動指紋識別系統(tǒng)多采用單片DSP或MIPS處理器來完成算法，由于DSP或MIPS處理器只能根據(jù)程序順序執(zhí)行，在指紋匹配過程中只能和整個庫中的指紋進(jìn)行一一匹配，因此這類系統(tǒng)在處理較大指紋庫時下匹配時間相當(dāng)長。為了克服這個缺點，本文構(gòu)建了浮點DSP和FPGA協(xié)同處理構(gòu)架的硬件平臺，充分利用DSP在計算上的精確度和FPGA并行處理的特點，由DSP和FPGA共同處理匹配算法。 本文的主要工作如下： 1．設(shè)計了一個硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、指紋傳感器、人機交互接口和USB1.1接口。同時，還設(shè)計了各硬件模塊的驅(qū)動程序，為應(yīng)用程序提供控制接口。由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300MHz，其中某些器件的工作頻率達(dá)到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設(shè)計經(jīng)驗。 2．編寫了Verilog程序，在FPGA中實現(xiàn)了9路指紋的并行匹配。由于FPGA本身的局限性，實現(xiàn)原有匹配算法有很大困難。在簡化原有匹配算法的基礎(chǔ)上本文提出了便于FPGA實現(xiàn)“粗匹配”算法。此外，還設(shè)計了用于和DSP通信的接口模塊設(shè)計。 3．完成了系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計。在使用uC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計了各系統(tǒng)任務(wù)，通過調(diào)用驅(qū)動程序控制和協(xié)調(diào)各硬件模塊，實現(xiàn)了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設(shè)計了指紋庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了指紋庫添加、刪除、編輯的功能。 最終，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、快速的進(jìn)行指紋識別，各模塊工作穩(wěn)定。同時，模塊化的軟硬件設(shè)計使本系統(tǒng)便于進(jìn)行二次開發(fā)，快速應(yīng)用于各種場合。
標(biāo)簽： FPGA DSP 自動 指紋識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)級芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。SoC技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢正廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。通過對8位增強型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實現(xiàn)，對SoC設(shè)計作了初步研究。 在對Intel MCS-8051的匯編指令集進(jìn)行了深入地分析的基礎(chǔ)上，按照至頂向下的模塊化的高層次設(shè)計流程，對8位CPU進(jìn)行了頂層功能和結(jié)構(gòu)的定義與劃分，并逐步細(xì)化了各個層次的模塊設(shè)計，建立了具有CPU及定時器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數(shù)據(jù)通路的設(shè)計規(guī)劃。利用有限狀態(tài)機及微程序的思想完成了控制通路的各個層次模塊的設(shè)計規(guī)劃。利用組合電路與時序電路相結(jié)合的思想完成了定時器，中斷以及串行接口的規(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個機器周期對應(yīng)一個時鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語言實現(xiàn)了各個模塊的設(shè)計。借助EDA工具ISE集成開發(fā)環(huán)境完成了各個模塊的編程、調(diào)試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對其進(jìn)行了完整的功能仿真和時序仿真。 設(shè)計了一個通用的擴展接口控制器對原有的8位處理器進(jìn)行擴展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強了8位處理器的功能，可以用于現(xiàn)有單片機進(jìn)行升級和擴展。 本設(shè)計的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時鐘頻率和指令的執(zhí)行效率指標(biāo)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。本設(shè)計以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫、工藝庫以及FPGA結(jié)合開發(fā)出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴展使用，易于升級，比較有實用價值。本設(shè)計通過FPGA驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展和現(xiàn)代通訊技術(shù)的日臻成熟與完善，手機作為這兩種技術(shù)緊密結(jié)合的典型代表，成為眾多開發(fā)人員設(shè)計與創(chuàng)新的焦點。為了適應(yīng)社會的需求，目前很多高校都開設(shè)了與此相關(guān)的課程。本文首次提出一套基于嵌入式系統(tǒng)的手機編程開發(fā)平臺教學(xué)系統(tǒng)。如何合理設(shè)計開發(fā)平臺，為高等院校提供一種功能完備、價格低廉、技術(shù)流行、能滿足教學(xué)和開發(fā)雙重需求的手機編程開發(fā)平臺正是本課題研究和解決的重點。 本論文在研究手機硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，主要研究了已有手機平臺的基本結(jié)構(gòu)特點以及所需要的基本核心技術(shù)，進(jìn)而提出了本課題研究的手機平臺結(jié)構(gòu)，共分以下三部分： 1．硬件平臺：劃分為通訊模塊單元、基于ARM的應(yīng)用處理模塊單元以及輸入輸出模塊單元，這三部分相互獨立設(shè)計并能單獨完成各自任務(wù)，同時設(shè)計統(tǒng)一接口規(guī)范，使這三大部分能夠方便的連接在一起，協(xié)同工作，完成手機功能。這種模塊化的設(shè)計方法，為整體系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試與升級提供了便利。 2．軟件平臺：分為Bootloader、操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序以及GUI。這四部分彼此獨立又相互聯(lián)系。設(shè)計時可以根據(jù)實際需要，開發(fā)的難易程度，開銷與維護(hù)成本等多方面考慮，靈活設(shè)計。 3．應(yīng)用軟件：這部分主要是基于通訊協(xié)議的軟件開發(fā)與編程實戰(zhàn)。 本課題最終完成了硬件的全部設(shè)計并調(diào)試成功，實現(xiàn)了手機編程開發(fā)平臺軟件平臺的設(shè)計及應(yīng)用軟件的開發(fā)。同時針對各部分內(nèi)容編寫配套的實驗指導(dǎo)手冊并在教學(xué)實踐中取得初步成功。
標(biāo)簽： ARM 手機 平臺設(shè)計 編程開發(fā)
上傳時間： 2013-05-17
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隨著信息寬帶化和高速化的發(fā)展，以前的低速PCB已完全不能滿足日益增長信息化發(fā)展的需要，而高速PCB的出現(xiàn)將對硬件人員提出更高的要求，僅僅依靠自
標(biāo)簽： Cadence ALlegro PCB 信號完整性
上傳時間： 2013-05-22
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隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。本文即從未來工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要出發(fā)，設(shè)計并實現(xiàn)了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設(shè)計并實現(xiàn)了具有1路以太網(wǎng)接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1個CAN總線擴展卡、1個RS485擴展卡、1個RS422擴展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一個 240×320TFT LCD 顯示觸摸屏的功能強大的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE建立了一個嵌入式軟件開發(fā)平臺。 在深入研究和分析CANopen協(xié)議的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協(xié)議棧，大大提高了嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器在現(xiàn)場總線上的通信和控制能力，為新型的網(wǎng)絡(luò)控制算法研究提供了實驗平臺。在探討了TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧，掌握了Windows CE 平臺的網(wǎng)絡(luò) Socket 通信編程，使控制器能夠通過以太網(wǎng)接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器硬件與軟件設(shè)計的基礎(chǔ)上，將控制器應(yīng)用到了網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的中央數(shù)控單元中，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)等數(shù)控設(shè)備小型化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的需要。并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機控制實驗室建設(shè)，構(gòu)建了三層(信息層、控制層和設(shè)備層)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實驗平臺，實現(xiàn)了實驗室設(shè)備真正的網(wǎng)絡(luò)互連，為網(wǎng)絡(luò)控制研究提供了一個高性能的平臺。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 控制器
上傳時間： 2013-06-10
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隨著SOC技術(shù)、IP技術(shù)以及集成電路技術(shù)的發(fā)展，RISC軟核處理器的研究與開發(fā)設(shè)計開始受到了人們的重視。基于FPGA的RISC軟核處理器在各個行業(yè)開始得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在一些基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)中有著越來越廣泛的應(yīng)用前景。 該論文在研究了大量國內(nèi)外技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了RISC處理器發(fā)展的現(xiàn)狀與水平。認(rèn)真分析了RISC處理器的基本結(jié)構(gòu)，包括總線結(jié)構(gòu)，流水線處理的原理，以及流水線數(shù)據(jù)通路和流水線控制的原理；并詳細(xì)分析了該設(shè)計采用的指令集——MIPS指令集的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。設(shè)計出了一個32位RISC軟核處理器，這個軟核處理器采用五級流水線結(jié)構(gòu)，能完成加法、減法、邏輯與、邏輯或、左移右移等算術(shù)邏輯操作，以及它們的組合操作。通過軟件仿真和在Altera的FPGA開發(fā)板上進(jìn)行驗證，證明了所設(shè)計的32位RISC處理器能準(zhǔn)確的執(zhí)行所選用的MIPS指令集，運行速度能達(dá)到30MHz，功能良好。 通過對所設(shè)計對象特點及其可行性的研究，選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設(shè)計與仿真驗證的環(huán)境。在設(shè)計方法上，該課題采用了自頂向下的設(shè)計方法。在設(shè)計過程中采用了邊設(shè)計邊驗證這種設(shè)計與驗證相結(jié)合的設(shè)計流程，大大提高了設(shè)計的可靠性。該課題在設(shè)計過程中還提出了兩個有效的設(shè)計思路：第一是在32位寄存器的設(shè)計中利用FPGA的內(nèi)部RAM資源來設(shè)計，減少了傳輸延時，提高了運行速度，并大大減少了對FPGA內(nèi)部資源的占用；第二是在系統(tǒng)架構(gòu)上采用了柔性化的設(shè)計方法，使得設(shè)計可以根據(jù)實際的需求適當(dāng)?shù)脑鰷p相應(yīng)的部件，以達(dá)到需求與性能的統(tǒng)一。這兩個方法都有效地解決了設(shè)計中出現(xiàn)的問題，提高了處理器的性能。
上傳時間： 2013-07-21
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本論文是以GSM基站系統(tǒng)為對象研究了軟件無線電思想在移動通信中應(yīng)用的可行性，通過構(gòu)造一個具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺，用軟件來完成各種功能。 本文首先從整體上介紹了GSM移動通信系統(tǒng)及其實現(xiàn)過程，通過大量的Matlab仿真詳細(xì)論述了GSM蜂窩通信系統(tǒng)中的語音編碼、信道編碼、交織、加密、調(diào)制等技術(shù)。 其次，文中介紹了GSM信道編碼規(guī)則，其中重點闡述了CRC、卷積碼和交織碼的基本原理和算法實現(xiàn)，并完成了三者編碼譯碼的軟件設(shè)計，采用FPGA技術(shù)實現(xiàn)并驗證了設(shè)計的正確性。 最后，對GMSK調(diào)制和解調(diào)的原理及特點進(jìn)行論述，并提出了軟件實現(xiàn)的可行性方案，為下一步的軟件設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。硬件試驗平臺是軟件實現(xiàn)的基礎(chǔ)，因此，文中進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計，并給出了部分電路設(shè)計圖，對相關(guān)課題的研究具有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。
上傳時間： 2013-07-11
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用戶對寬帶無線接入業(yè)務(wù)、尤其是對于寬帶無線化以及移動化的需求日益增加,使無線寬帶接入技術(shù)WiMAX(World interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性技術(shù))應(yīng)運而生、迅猛發(fā)展,成為這兩年業(yè)界關(guān)注的焦點。除了通常的互聯(lián)網(wǎng)接入應(yīng)用外,它還將在提供IPTV和VOIP等寬帶業(yè)務(wù)方面取得成功,它還有可能成為一種先進(jìn)的4G蜂窩電話技術(shù)。WiMAX未來將進(jìn)入蜂窩電話、筆記本電腦和機頂盒等應(yīng)用中。 本文在介紹WiMAX傳輸標(biāo)準(zhǔn)802.16d基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了WiMAX接收機中信道解調(diào)芯片中的自動增益控制(Automatic Gain Control,AGC)部分。首先介紹了自動增益控制系統(tǒng)的基本組成和其主要特性指標(biāo),通過對一個步進(jìn)式AGC的分析,得到AGC模型的輸出公式。然后針對WiMAX接收機內(nèi)AGC系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及AGC電路進(jìn)行介紹和理論分析。本文采用SPW(Signal Processing WorkSystem)模型對AGC電路基本結(jié)構(gòu)的算法分析,并結(jié)合仿真結(jié)果對AGC電路做了詳盡解說并對參數(shù)進(jìn)行了解釋說明。 最后給出了基于SPW和FPGA(Field Programmable Gate Array)驗證的結(jié)果。通過SPW對AGC進(jìn)行了單獨的性能測試,并結(jié)合整個系統(tǒng)的性能測試來說明AGC可以和系統(tǒng)的其他模塊協(xié)同工作。在FPGA測試中,可以證明用Verilog實現(xiàn)后AGC也同樣能較好的工作。 本文實現(xiàn)的基于導(dǎo)頻的步進(jìn)式的數(shù)字AGC是針對WiMAX系統(tǒng)的自動增益控制電路提出的解決方案。此算法結(jié)合WiMAX系統(tǒng)的傳輸方式,提出的算法具有迅速鎖定信號的特點,能夠滿足WiMAX系統(tǒng)的要求。同時,由于各種關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計為寄存器可配的方式,具有很好的靈活性,也就具有了更高的移植性,可以作為一種通用的數(shù)字AGC算法。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著生物識別技術(shù)的興起，虹膜識別技術(shù)被日益關(guān)注。由于虹膜識別技術(shù)對個體識別具有高度的可靠性，已成為目前生物識別中最有發(fā)展前景的識別技術(shù)之一。與其它生物識別技術(shù)相比，虹膜識別技術(shù)具有唯一性、穩(wěn)定性、非侵犯性、不易偽造性和活體特性等優(yōu)勢。因此，虹膜識別技術(shù)具有廣闊的使用前景和很好的經(jīng)濟(jì)效益，越來越受到國內(nèi)外有關(guān)研究人員的重視。 目前，虹膜識別產(chǎn)品大多都是基于PC平臺的，在便攜性、穩(wěn)定性和安全性方面還存在一些問題。為了克服以上的缺點，本文構(gòu)架了基于DSP和FPGA的嵌入式虹膜識別硬件平臺，使虹膜識別技術(shù)可應(yīng)用與更多的領(lǐng)域。 本文的主要工作如下： 1．設(shè)計了一個嵌入式硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、COMS圖像傳感器、人機交互接口和通信接口。同時，還編寫了各硬件模塊的驅(qū)動程序。另外，由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300Mhz，另外有些器件工作在100Mhz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設(shè)計經(jīng)驗。 2．在FPGA設(shè)計中，編寫Verilog程序，完成了虹膜圖像采集模塊、乒乓存儲器切換模塊、圖像采樣模塊以及將采樣后的圖像顯示在TFT彩色液晶上的模塊，最終實現(xiàn)了虹膜圖像實時顯示系統(tǒng)。此外，還設(shè)計實現(xiàn)了用于和DSP通信的HPI接口模塊。 3．完成了部分系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計。在使用DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計了各系統(tǒng)任務(wù)，通過調(diào)用驅(qū)動程序控制和協(xié)調(diào)各硬件模塊，實現(xiàn)了虹膜識別功能。 最終，本文實現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計，本設(shè)計可以快速有效的進(jìn)行虹膜識別。同時，由于本系統(tǒng)采用模塊化的軟硬件設(shè)計技術(shù)，使系統(tǒng)便于快速應(yīng)用于各種場合。
上傳時間： 2013-04-24
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