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引言
利用軟件實(shí)施加密算法已經(jīng)成為實(shí)時(shí)安全通信系統(tǒng)的重要瓶頸。標(biāo)準(zhǔn)的商品化CPU和DSP無法跟上數(shù)據(jù)加密算法的計(jì)算速度要求。此外，CPU和DSP需要完成太多的其他任務(wù)。基于FPGA高度優(yōu)化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力，并且可以達(dá)到所要求的加密處理性能基準(zhǔn)[1].然而如果僅使用FPGA可編程VHDL來實(shí)現(xiàn)的話，系統(tǒng)就不夠靈活，升級(jí)困難，況且實(shí)現(xiàn)起來有很大的難度，本系統(tǒng)以AES加密算法為例，使用Xilinx SPARTAN 3E為開發(fā)平臺(tái)，以xilinx的嵌入式軟核microblaze為主控制器，調(diào)用FPGA的硬件VHDL編程實(shí)現(xiàn)的AES加解密和控制CC2420來實(shí)現(xiàn)高速有效的數(shù)據(jù)通信。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
本設(shè)計(jì)使用硬件描述語言VHDL在FPGA數(shù)字邏輯層面上實(shí)現(xiàn)AES加解密，為了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和構(gòu)建良好的人機(jī)交互，設(shè)計(jì)通過PS/2鍵盤輸入加密密鑰，并將其顯示在LCD上。在軟核MicroBlaze上，通過SPI總線讀寫FIFO和RAM控制射頻芯片CC2420，使系統(tǒng)具有信道選擇、地址識(shí)別、自動(dòng)CRC校驗(yàn)功能，使系統(tǒng)更加安全、通信誤碼率更低。
數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了更好的提高本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸率，在官方zigbee的數(shù)據(jù)幀格式基礎(chǔ)上做了修改。采用如表5-2所示的數(shù)據(jù)幀格式。數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)，CC2420自動(dòng)在數(shù)據(jù)包的開始處加上前導(dǎo)碼和幀起始分隔符在數(shù)據(jù)包末尾加CRC檢驗(yàn)。
表1 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)
