數(shù)字電視技術(shù)和超大規(guī)模深亞微米的系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中最受關(guān)注的兩個(gè)方向。它們的交叉就是數(shù)字電視應(yīng)用中的一系列系統(tǒng)級(jí)芯片和超深亞微米專用集成電路。其中信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號(hào)處理前向糾錯(cuò)編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計(jì)和開發(fā)整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。數(shù)字高清晰度電視(Digital HDTV)做為第三代電視標(biāo)準(zhǔn)，已成為當(dāng)今世界高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，本文正是從這個(gè)交叉點(diǎn)上出發(fā)對(duì)DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的信道編碼和調(diào)制部分進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析了信道內(nèi)編碼部分的硬件優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目完成了DVB-H傳輸系統(tǒng)信道編碼的FPGA硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)所有FPGA硬件電路設(shè)計(jì)采用了Veillog HDL語言編寫。同時(shí)對(duì)清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting)中的關(guān)鍵技術(shù)做了研究，與DVB標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)技術(shù)做了對(duì)比。 本文首先對(duì)DVB．H以及COFDM的相關(guān)理論進(jìn)行介紹和研究。然后針對(duì)DVB-H信道編碼調(diào)制器中的部分核心算法的FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究工作，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號(hào)交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的部分設(shè)計(jì)等。相應(yīng)地對(duì)DVB-H信道解碼解調(diào)器中的部分算法的FPGA設(shè)計(jì)的研究工作做了描述，包括符號(hào)解交織和比特解交織。同時(shí)對(duì)清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T外接收機(jī)中頻域和時(shí)域解交織模塊的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)做了描述。 筆者在項(xiàng)目中完成的主要工作有： (1)與項(xiàng)目組成員合作制定系統(tǒng)框架，劃分模塊。 (2)對(duì)所負(fù)責(zé)的模塊，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號(hào)交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的算法進(jìn)行研究并加以優(yōu)化，建立軟件仿真模型，進(jìn)行FPGA設(shè)計(jì)，仿真和實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： DVBH FPGA 發(fā)射端 信道
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IEC JTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn).與JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能夠提供更好的數(shù)據(jù)壓縮比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多種特性使得它具有廣泛的應(yīng)用前景.但是,JPEG2000是一個(gè)復(fù)雜編碼系統(tǒng),目前為止的軟件實(shí)現(xiàn)方案的執(zhí)行時(shí)間和所需的存儲(chǔ)量較大,若想將JPEG2000應(yīng)用于實(shí)際中,有著較大的困難,而用硬件電路實(shí)現(xiàn)JPEG2000或者其中的某些模塊,必然能夠減少JPEG200的執(zhí)行時(shí)間,因而具有重要的意義.本文首先簡(jiǎn)單介紹了JPEG2000這一新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),然后對(duì)算術(shù)編碼的原理及實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究,并重點(diǎn)探討了JPEG2000中算術(shù)編碼的硬件實(shí)現(xiàn)問題,給出了一種硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)方案.最后使用硬件描述語言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器傳輸級(jí)(Register Transfer Level,RTL描述了該硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)方案,并以Altera 20K200E FPGA為基礎(chǔ),在Active-HDL環(huán)境中進(jìn)行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成開發(fā)環(huán)境下完成了綜合以及后仿真,綜合得到的最高工作時(shí)鐘頻率達(dá)45.81MHz.在相同的輸入條件下,輸出結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的硬件算術(shù)編碼器與實(shí)現(xiàn)JPEG2000的軟件:Jasper[2]中的算術(shù)編碼模塊相比,處理時(shí)間縮短了30﹪左右.因而本文的研究對(duì)于JPEG2000應(yīng)用于數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等實(shí)際應(yīng)用有著重要的意義.
標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 算術(shù)編碼
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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由于信道中存在干擾,數(shù)字信號(hào)在信道中傳輸?shù)倪^程中會(huì)產(chǎn)生誤碼.為了提高通信質(zhì)量,保證通信的正確性和可靠性,通常采用差錯(cuò)控制的方法來糾正傳輸過程中的錯(cuò)誤.本文的目的就是研究如何通過差錯(cuò)控制的方法以提高通信質(zhì)量,保證傳輸?shù)恼_性和可靠性.重點(diǎn)研究一種信道編解碼的算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,并在硬件上驗(yàn)證,利用碼流傳輸?shù)臏y(cè)試方法,對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試.在以上的研究基礎(chǔ)之上,橫向擴(kuò)展和課題相關(guān)問題的研究,包括FPGA實(shí)現(xiàn)和高速硬件電路設(shè)計(jì)等方面的研究. 糾錯(cuò)碼技術(shù)是一種通過增加一定的冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法.RS碼是一種典型的糾錯(cuò)碼,在線性分組碼中,它具有最強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,既能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤,也能糾正突發(fā)錯(cuò)誤.在深空通信,移動(dòng)通信以及數(shù)字視頻廣播等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用,隨著RS編碼和解碼算法的改進(jìn)和相關(guān)的硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展,RS碼在實(shí)際中的應(yīng)用也將更加廣泛. 在研究中,對(duì)所研究的問題進(jìn)行分解,集中精力研究課題中的重點(diǎn)和難點(diǎn),在各個(gè)模塊成功實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,成功的進(jìn)行系統(tǒng)組合,協(xié)調(diào)各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作. 在本文中的EDA設(shè)計(jì)中,使用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法,編解碼算法每一個(gè)子模塊分開進(jìn)行設(shè)計(jì),最后在頂層進(jìn)行元件例化,正確實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼的功能. 本文首先介紹相關(guān)的數(shù)字通信背景；接著提出糾錯(cuò)碼的設(shè)計(jì)方案,介紹RS(31,15)碼的編譯碼算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,RTL代碼編寫和邏輯仿真以及時(shí)序仿真,并討論了FPGA設(shè)計(jì)的一般性準(zhǔn)則以及高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的一些常用方法和注意事項(xiàng)；最后設(shè)計(jì)基于FPGA的硬件電路平臺(tái),并利用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的方法對(duì)編解碼算法進(jìn)行測(cè)試. 通過對(duì)編碼和解碼算法的充分理解,本人使用Verilog HDL語言對(duì)算法進(jìn)行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平臺(tái)上面實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼算法. 其中,編碼的最高工作頻率達(dá)到158MHz,解碼的最高工作頻率達(dá)到91MHz.在進(jìn)行硬件調(diào)試的時(shí)候,整個(gè)系統(tǒng)工作在30MHz的時(shí)鐘頻率下,通過了硬件上的靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試,并能夠正確實(shí)現(xiàn)預(yù)期的糾錯(cuò)功能.
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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JPEG2000是新一代圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),JPEG2000與傳統(tǒng)JPEG最大的不同,在于它放棄了JPEG所采用的以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)為主的區(qū)塊編碼方式,而采用以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet Transform)為主的多解析編碼方式.離散小波變換算法是現(xiàn)代譜分析工具,在圖像處理與圖像分析領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用.由于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)具有復(fù)雜的算法,全部用軟件來實(shí)現(xiàn)將會(huì)占用很大的處理器時(shí)間開銷和內(nèi)存開銷,尤其對(duì)于實(shí)時(shí)圖像傳輸和處理系統(tǒng),因而用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部,就具有重要的意義,本課題的目的就是用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中的離散小波變換部分,論文研究的主要工作就是設(shè)計(jì)了一個(gè)符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的多級(jí)二維離散小波變換的硬件電路.論文研究的內(nèi)容主要分為兩部分,第一部分首先分析了JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)和離散小波變換的原理,重點(diǎn)研究了離散小波變換的快速算法,包括第一代小波變換所采用的卷積算法和第二代小波變換所采用的提升算法,然后具體分析了離散小波變換在JPEG2000中的具體實(shí)現(xiàn).論文第二部分對(duì)兩種離散小波變換快速算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較,并選擇卷積濾波算法作為硬件實(shí)現(xiàn)的對(duì)象,并采用Daubechies9/7小波基.然后具體設(shè)計(jì)了離散小波變換的各個(gè)模塊,所有的模塊都是有硬件描述語言(Verilog HDL)來實(shí)現(xiàn),經(jīng)過仿真和邏輯綜合,在一塊自行設(shè)計(jì)的FPGA開發(fā)板上進(jìn)行了驗(yàn)證.仿真和驗(yàn)證的結(jié)果表明了該小波變換的硬件電路符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn),具有較高的速度和信噪比.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺(tái),使用HDL(Hardware Description Language)語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)符合JPEG靜態(tài)圖象壓縮算法基本模式標(biāo)準(zhǔn)的圖象壓縮芯片.在簡(jiǎn)要介紹JPEG基本模式標(biāo)準(zhǔn)和FPGA設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)上,針對(duì)JPEG基本模式硬件編碼器傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),提出了一種新的改進(jìn)結(jié)構(gòu).JPEG基本模式硬件編碼器改進(jìn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和Verilog設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在其后章節(jié)中進(jìn)行了詳細(xì)闡述,并分別給出了改進(jìn)結(jié)構(gòu)中各個(gè)模塊的單獨(dú)測(cè)試結(jié)果.在該文的測(cè)試部分,闡述利用實(shí)際圖像作為輸入,從FPGA的輸出得到了正確的壓縮圖像,計(jì)算了相應(yīng)的圖像壓縮速度和圖象質(zhì)量指標(biāo),并與軟件壓縮的速度和結(jié)果做了對(duì)比,提出了未來的改進(jìn)建議.
標(biāo)簽： FPGA JPEG 圖像壓縮 芯片設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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二次雷達(dá)(Secondary Surveillance Radar)是民航空中管制(Air Traffic Control)和軍事敵我識(shí)別(Identification Friend or Foe)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,由于這兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都要求很高的可靠性和穩(wěn)定性,因此,二次雷達(dá)一直是國(guó)內(nèi)外雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).傳統(tǒng)的機(jī)載二次雷達(dá)應(yīng)答器普遍采用中小規(guī)模集成電路和分立元件設(shè)計(jì),其穩(wěn)定性和可靠性差,實(shí)時(shí)處理能力也很有限,無法完成高密度、大容量的應(yīng)答.針對(duì)這些缺陷,本論文提出一種全新的應(yīng)答數(shù)字信號(hào)處理器硬件結(jié)構(gòu),即FPGA+DSP的混合結(jié)構(gòu).這種硬件體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可靠性高,集成度高,通用性強(qiáng),適于模塊化設(shè)計(jì),處理速度快,能實(shí)時(shí)處理多個(gè)應(yīng)答信號(hào),以及進(jìn)行置信度分析和生成報(bào)表.此項(xiàng)目中,本文作者主要負(fù)責(zé)FPGA部分硬件設(shè)計(jì).FPGA主要完成雙通道數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)生視頻信號(hào)和旁瓣抑制信號(hào)、計(jì)算當(dāng)前飛機(jī)相對(duì)本地接收天線的方位和距離、與DSP實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)、上傳報(bào)表等功能.論文詳細(xì)分析了接收機(jī)信號(hào)處理算法在FPGA中的硬件實(shí)現(xiàn)方案,在提高系統(tǒng)可靠性、堅(jiān)固性以及FPGA資源的合理利用方面做了深入的探討.同時(shí)給出不同層次關(guān)鍵模塊的HDL實(shí)現(xiàn)及其時(shí)序仿真結(jié)果.
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)載 二次雷達(dá) 硬件系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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大規(guī)模可編程邏輯器件CPLD和FPGA是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的兩類可編程專用集成電路(ASIC),電子設(shè)計(jì)工程師用它可以在辦公室或?qū)嶒?yàn)室里設(shè)計(jì)出所需的專用集成電路,從而大大縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間,降低了開發(fā)成本.此外,可編程邏輯器件還具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的特性,使得硬件的功能可以象軟件一樣通過編程來修改,這樣就極大地提高了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和通用性.該設(shè)計(jì)完成了在一片可編程邏輯器件上開發(fā)簡(jiǎn)易計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù),將單片機(jī)與單片機(jī)外圍電路集成化,能夠輸入指令、執(zhí)行指令、輸出結(jié)果,具有在電子系統(tǒng)中應(yīng)用的普遍意義,另外,也可以用于計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)試驗(yàn).該文第一章簡(jiǎn)要介紹了可編程ASIC和EDA技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀、未來并對(duì)本課題作了簡(jiǎn)要陳述.第二章在芯片設(shè)計(jì)的兩種輸入法即原理圖輸入法和HDL輸入法之間做出比較,決定選用HDL輸入法.第三章描述了具體的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)手段,首先將簡(jiǎn)易計(jì)算機(jī)劃分為運(yùn)算器、CPU控制器、存儲(chǔ)器、鍵盤接口和顯示接口以及系統(tǒng)控制器,然后再往下分為下層子模塊.輸入法的語言使用的是Verilog HDL,鑒于篇幅所限,源代碼部分不在論文之中.第四章對(duì)設(shè)計(jì)的綜合與實(shí)現(xiàn)做了總結(jié),給出了時(shí)序仿真波形圖.該文針對(duì)FPGA和RISC這兩大課題,對(duì)RISC在FPGA上的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了初淺的探索與嘗試.從計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)入手,剖析了精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)的原理,通過該設(shè)計(jì)的實(shí)踐對(duì)ASIC和EDA的設(shè)計(jì)潛力有了更進(jìn)一步的領(lǐng)悟.
標(biāo)簽： FPGA 指令集 計(jì)算機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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隨著星載電子系統(tǒng)復(fù)雜度、小型化需求的提高，SoC已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)未來星載電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求的解決途徑。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC設(shè)計(jì)中引入了稱之為平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)模板，用它來描述采用已有的標(biāo)準(zhǔn)核來開發(fā)SoC的方法。在星載電子系統(tǒng)中常用部件的分類設(shè)計(jì)，最終建立一個(gè)包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設(shè)計(jì)平臺(tái)，從而有效的提高星載電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。在當(dāng)前NASA和ESA的空間應(yīng)用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)要提供的一個(gè)互連部件對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。 針對(duì)這一需求，本論文采用自項(xiàng)向下的設(shè)計(jì)方法對(duì)PCI總線從設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，對(duì)PCI總線協(xié)議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)，采用Verilog HDL對(duì)其進(jìn)行了RTL級(jí)的描述。 在該課題的研究中，采用了目前集成電路設(shè)計(jì)中常見的自頂向下設(shè)計(jì)方法，使用硬件描述語言Verilog HDL對(duì)其進(jìn)行描述，重點(diǎn)分析了PCI總線設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)。以PCI總線協(xié)議的分析和理解為基礎(chǔ)，對(duì)PCI總線設(shè)備控制器進(jìn)行了功能分析和結(jié)構(gòu)劃分。根據(jù)PCI總線設(shè)備控制器的功能和結(jié)構(gòu)劃分，對(duì)PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)思路和各個(gè)子模塊電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析闡述，并且通過編寫測(cè)試激勵(lì)程序完成了功能仿真。應(yīng)用FPGA作為物理驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)載體，進(jìn)行了面向FPGA的電路綜合，進(jìn)行了布局布線后的時(shí)序仿真，證明所實(shí)現(xiàn)的PCI目標(biāo)設(shè)備控制器符合基本功能要求，在以上基礎(chǔ)上完成了PCI目標(biāo)設(shè)備控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)。通過這整個(gè)論文的工作，按照設(shè)計(jì)、仿真、綜合驗(yàn)證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器IP軟核的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA PCI 設(shè)備 控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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在無線通信系統(tǒng)中,信號(hào)在傳輸過程中由于多徑效應(yīng)和信道帶寬的有限性以及信道特性的不完善性導(dǎo)致不可避免地產(chǎn)生碼間串?dāng)_(Intersymbol Interference).為了克服碼間串?dāng)_所帶來的信號(hào)畸變,則必須在接收端增加均衡器,以補(bǔ)償信道特性,正確恢復(fù)發(fā)送序列.盲均衡器由于不需要訓(xùn)練序列,僅利用接收信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性就能對(duì)信道特性進(jìn)行均衡,消除碼間串?dāng)_,成為近年來通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題.本課題采用已經(jīng)取得了很多研究成果的Bussgang類盲均衡算法,主要因?yàn)樗挠?jì)算復(fù)雜度小,便于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn),具有較好的性能.本文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺(tái),使用Verilog HDL(Hardware Description Language)語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于Bussgang類型算法的盲均衡器的硬件系統(tǒng).本文簡(jiǎn)要介紹了Bussgang類型盲均衡算法中的判決引導(dǎo)LMS(DDLMS)和常模(CMA)兩種算法和FPGA設(shè)計(jì)流程.并詳細(xì)闡述了基于FPGA的信道盲均衡器的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和Verilog設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),以及分別給出了各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)框圖以及驗(yàn)證結(jié)果.本課題所設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的信道盲均衡器,為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對(duì)今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設(shè)計(jì)運(yùn)用有著積極的借鑒意義.
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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信息技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)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(shí)候,對(duì)密鑰長(zhǎng)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(duì)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(shí)現(xiàn)也成為一個(gè)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(shí)現(xiàn)模塊設(shè)計(jì),驗(yàn)證模塊功能的順序進(jìn)行書寫.為了硬件實(shí)現(xiàn)上的方便,設(shè)計(jì)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(jī)的橢圓曲線.根據(jù)層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思路,將橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運(yùn)算劃分成兩個(gè)運(yùn)算層次:橢圓曲線上的運(yùn)算和有限域上的運(yùn)算.模塊劃分之后,利用自底向上的設(shè)計(jì)思路,主要針對(duì)有限域上的乘法運(yùn)算進(jìn)行了重要的改進(jìn),并對(duì)加法群中的標(biāo)量乘運(yùn)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(jì)中,采用硬件描述語言Verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺(tái)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì).完成了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)輸入和仿真.設(shè)計(jì)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(shí)序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點(diǎn)加、倍點(diǎn)和標(biāo)量乘法模塊的具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖.并且根據(jù)橢圓曲線的標(biāo)量乘特點(diǎn),提出了合適的驗(yàn)證方案.該設(shè)計(jì)完成了橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運(yùn)算.設(shè)計(jì)主要針對(duì)資源受限的應(yīng)用環(huán)境:改進(jìn)了有限域上的乘法運(yùn)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(gè)邏輯單元,在100MHz的時(shí)鐘約束下,運(yùn)行一次標(biāo)量乘法運(yùn)算需要567.69us.該次設(shè)計(jì)的結(jié)果可以直接用來構(gòu)造橢圓曲線上的簽名、驗(yàn)證、密鑰交換等算法.
標(biāo)簽： FPGA 橢圓曲線 密碼體制 乘法運(yùn)算
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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