《现代电子技术》2007年第10期总第249期　 嵌入式与单片机

基于USB和EDA的硬件加密系统

高红梅1,包　杰1,孙科学2

(1.重庆邮电大学　重庆　400065;2.石家庄邮电职业技术学院　河北石家庄　050021)

摘　要:通用串行总线(USB)具有传输速度快、可靠性高、使用灵活等优点,作为通信接口规范他被广泛地应用在PC外设和便携式系统中。介绍了一种基于USB和EDA的硬件加密系统的设计方案,使用EDA技术,控制器和加密算法的硬件集成到FPGA芯片中,实现了结构简单,。,达到了设计要求。

关键词:USB;EDA;FPGA;数据加密

中图分类号:TP334.7　　　　　文献标识码)102127204

EBasedonUSBandEDA

Hongmei1,BAOJie1,SUNKexue2

(1.ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications,Chongqing,400065,China;2.ShijiazhuangPosts&TelecommunicationsTechnicalCollege,Shijiazhuang,050021,China)

Abstract:UniversalSerialBus(USB),asacommunicationinterfacespecification,iswidelyappliedtoexternal-deviceofPCandportablesystem.TheadvantagesofUSBarehightransmissionspeed,highreliabilityandversatilityinapplication.ThispaperprovidesadesignbasedonUSBandEDA.WiththehelpofEDA,USBcontrollerandhardwareencryptionalgorithmareintegratedintoaFPGAchip,realizestheconvenience,real2time,hardwareencryptionsystem.Itgoeswellinpracticeandhasmettherequirements.

Keywords:USB;EDA;FPGA;dataencryption

　　硬件加密,就必须要考虑计算机接口的问题。计算机的接口有许多种,如传统的串口和并口。串口的出现是在1980年前后,数据传输率是115～230kb/s,一般用来连接鼠标和外置Modem;并口的数据传输率比串口快8倍,标准并口的数据传输率为1Mb/s左右,一般用来连接打印机、扫描仪等。早期的软件狗类加密硬件基本上都是使用并口的,不但极易与打印机冲突,而且容易被破解。要想设计出更可靠更完善的加密硬件,必须采用新的计算机接口。而近年来发展快速的USB接口技术为硬件加密提供了一条很好的道路。1　总体方案的提出

设计系统原则是在实用、可靠、经济的原则基础上,保证系统不仅能满足应用需要,而且要有灵活性、可扩展性和通用性。该系统有EDA技术、USB总线协议、加密算法优化组合而成,系统的构成如图1所示。FPGA的作用之一是和PDIUSBD12进行通信,实现USB协议,从PDIUS2BD12中获取数据并根据主机的要求发送数据。第二个作用就是加密算法的实现,完成传送数据的加密。2　USB协议的实现2.1　PDIUSBD12简介

PDIUSBD12是Philips公司的一款较新型的专用

收稿日期:2006210231

USB通信控制芯片,符合USB1.1规范,是一款高性能USB接口器件,集成了SIE,FIFO存储器,收发器以及电

压调整器。可与任何外部微控制器/微处理器实现高速并行接口(2MB/s),在批量模式和同步模式下均可实现

1MB/s的数据传输速率以及完全自治的直接内存存取DMA

操作。

图1　硬件加密系统框图

2.2　USB控制器的设计

从硬件实现的角度出发,将PDIUSBD12控制器划分为分频器模块、沿控制器模块、输入/输出切换模块、设备收发器模块和请求处理模块。当系统的结构设计确定后,对于每个模块的设计首先要使用硬件描述语言(VHDL)完成系统的描述,然后使用语言级系统仿真及调试工具进行语言级功能仿真与调试。

系统用VHDL语言来描述。VHDL语言是一种结构化语言,他支持结构化设计。结构化设计就是将一个系统划分为多个子模块,而每个子模块又可以继续划分为更多

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