论文部分内容阅读
随着信息化和数字化社会的发展,人们对信息安全和保密的重要性的认识不断提高,如何有效保护计算机的信息安全已经成为IT界研究的热点。针对这种隐患的存在,本文以FPGA为平台将USB接口、AES加密技术和EDA技术相结合,采用SOPC软硬协同的方式设计了PC机外接数据加密设备。在不占用计算机硬件资源的情况下,实现了PC机上的数据的加解密,保证了PC机中数据的安全性。并且密钥固化在FPGA芯片中,不用担心忘记密钥而带来的不便。本设计既具有FPGA本身的高速性,安全性以及软件方面的易维护性和灵活性,又带有USB的热插拔,即插即用等功能,使用方便,而且性价比高。系统开发的硬件平台是FPGA,操作系统平台是Microsoft Windows XP,开发工具是QuartusII9.O、 SOPC Builder和NiosII IDE、 Microsoft Visual C++。系统结构包括软件和硬件两部分。PC主机负责上位机软件部分,完成用户应用程序界面的开发；FPGA开发负责硬件部分,完成AES算法模块和USB接口控制器的开发,其中AES算法单元采用硬件描述语言Verilog实现,由加解密模块、数据缓冲模块、控制模块和密钥扩展模块组成,实现数据的加解密；USB接口控制器采用SOPC软硬结合的方式实现,由SOPC硬件系统平台和NIOSII软核驱动程序两部分组成,实现开发板和PC机之间的通信以及对AES算法模块的控制。本文首先介绍了设计的背景、FPGA的开发流程、开发环境以及开发工具。接着详细介绍了系统整体设计和实现方案包括AES算法的实现,硬件系统的配置和软件系统的编程。最后介绍了系统上位机的设计和系统仿真与硬件调试。