AES中S盒的面积、功耗与安全性分析

研究了高级加密标准(AES)中不同结构S盒实现的面积、功耗与安全性因素,为资源受限和安全性要求高的嵌入式加密应用场合提供了设计参考依据.基于仿真工具和0.25 μm,1.8 V工艺库,完成了包括查找表(LUT)、有限域分解(GF(24))、译码交错编码(DSE)等在内的5种S盒结构设计.基于功耗分析攻击,引入了S盒的功耗比率-相关系数积作为安全性指标.仿真结果表明GF结构S盒具有面积小、安全性高等特点,而DSE结构S盒具有极低功耗特性.     

一种新的单端输入迟滞比较电路

设计了一种结构特殊的迟滞比较器.电路为单端输入,翻转电压以及迟滞电压均由电路内部产生,通过对电路内部的参数调节即可改变翻转电压和迟滞电压的具体值.电路自身具有一个结构简单的电流源产生电路,不需要从外界获取偏置电压、仅由电源供电,因此有很强的独立性.通过0.6 μm CMOS工艺来实现,HSpice仿真结果表明:在3 V的工作电压下翻转电平可设置在100～240 mV之间,迟滞电压能精确到5 mV,瞬态响应时间小于1 μs.     

基于协处理器的无线传感器网络MAC设计

提出了一种基于协处理器的媒介访问控制(MAC)体系结构.将不同MAC协议的信道争用机制映射为协处理器内部的软件程序.其特点是兼容IEEE802.15.4协议,利用可编程协处理器增强MAC的可重用性,能支持自适应睡眠媒介访问挖制(S-MAC)、超时媒介访问控制(T-MAC)等无线传感器网络MAC协议.阐述了基于协处理器实现避免冲突的载波侦听多路访问(CSMA-CA)算法、S-MAC和T-MAC协议的方法.并在此基础上分析了CSMA-CA算法的软件时延.在现场可编程门阵列(FPGA)上实现整个MAC,实际测试结果表明:该MAC支持多协议,数据传输速率达20～250 Kbit/s,适应IEEE802.15.4协议要求.面积仅为30 567个等效门.     

采用阶段控制技术的DC/DC开关电源软启动电路

设计了一种采用阶段控制技术实现的软启动电路,该电路消除了软启动过程中出现的浪涌电流,同时避免了传统软启动电路在软启动结束时出现的过冲现象.该电路可以完全集成在DC/DC开关电源管理芯片中,避免额外电容而占用过多面积和增加功耗.通过Hspice电路仿真,对于输入电压为5 V,输出电压为2.5 V的Buck型开关电源系统,利用该软启动电路,输出电压近似以1.9 mV/μs速度平稳上升,同时电感电流在第一阶段控制在5 A以内,第二阶段近似以3.75 mA/μs平稳上升,符合设计指标.     

GF(2m)域高效椭圆曲线标量乘结构的研究

为提高椭圆曲线加密运算的速度,提出了一种多项式基表示的GF(2m)域高效标量乘加速器结构.该结构对面积和性能进行了合理的权衡,采用点加、倍点模块并行运算以提高速度;为了减少面积采用并行和串行相结合的方法对点加和倍点模块进行优化,初始化和最后的坐标变换求逆模块通过优化分解成一系列乘和加运算,合并在一个模块中用串行结构实现.采用Xilinx公司的VirtexE XCV2600 FPGA硬件实现结果表明,完成有限域GF(2163)上任意椭圆曲线上的一次标量乘的全部运算时间消耗为36.5μs,适合高性能椭圆曲线加密应用的要求.     

交互式VOD系统差速同步控制策略

针对视频点播的业务特性,提出一种新的基于多点广播的视频显示差速同步控制策略,并给出基本的实现算法,它综合了VOD的交互性（异步启动和VCR控制）,QoS、系统资源和网络带宽等因素,该方法可以有效地降低等待延时,自动调节系统并发流的数目,从而提高系统资源和网络带宽利用率,算分析和模拟实验说明了该方法的可行性和有效性。     

基于SAE J3061的车载T-BOX信息安全策略

为解决车联网中因电子系统遭受攻击而导致功能故障或经济损失的风险逐渐增高的问题,分析了车联网系统中的车载终端T-BOX(车载智能通信主机),并利用其与CAN(控制器局域网络)总线间的通信对车辆进行重放攻击,证明了利用车载T-BOX攻破智能网联汽车的可能性.基于美国汽车工程师协会(SAE)发布的SAE J3061汽车信息安全指南,提出了一套针对车载T-BOX产品的概念阶段信息安全策略,用以在产品设计前期发现潜在威胁,制定完善的预防及应对体系,并为后续开发过程提供更优的系统化工程方案.     

基于LCD定标器的文本型图像缩放算法研究

分析了文本型图像自身的特点及图像的缩放原理，推导出曲面拟合法的数学公式，模拟了不同算法作用于图像缩放的输出结果，并根据Liquid Crystal Display(U、D)定标器的模块划分将该算法用RTL级代码进行描述、仿真和综合，最后用FPGA实现，验证其逻辑功能．     

基于改进Bayer抖动算法的图像色彩增强技术

针对静态的Bayer抖动算法会产生块状效应的缺陷,提出了随时间变换抖动矩阵的动态Bayer抖动算法.该改进算法主要根据人眼的视觉特性,对每帧视频图像套用轮换的Bayer抖动矩阵模板,通过多帧图像叠加,消除块状效应.用Verilog HDL对改进的抖动算法进行行为级描述,该图像抖动模块设计可支持1~4 bit抖动,通过仿真和综合,用FPGA进行了硬件实现.验证结果表明该动态抖动算法易于硬件实现,适用于动态图像的实时处理,并且在保持静态抖动算法优点的基础上,有效消除了块状效应.     

基于混沌优化算法的软硬件划分

针对软硬件协同设计中的关键问题——软硬件划分，提出一种基于混沌优化的划分算法．首先，使用有向无环图对嵌入式系统建模，得到软硬件划分优化系统的目标函数．然后，采用逻辑斯蒂映射产生混沌序列，并将此序列映射到划分系统的模型空间，利用混沌序列的遍历性，将粗搜索和细搜索相结合，分两阶段搜索模型空间目标函数的最优解，有效避免搜索过程陷入局部最小，并且使算法搜索时间大幅度降低．和模拟退火软硬件划分技术对比的实验结果表明，选取适当的算法参数，采用混沌优化算法能够以更快的搜索速度得到更好的软硬件划分结果．