基于折叠变换的CORDIC算法实现

在现代数字信号处理领域中,CORDIC算法是一种重要的数学计算方法。该算法采用一种迭代的方式,运算简便,被广泛应用于乘除法、开方以及一些三角函数运算当中。但CORDIC算法需要较高的迭代级数以保证运算精度,在进行FPGA实现时仍然会消耗较多的硬件逻辑资源。为进一步减少CORDIC算法实现时的资源消耗,设计并实现了一种基于折叠变换的CORDIC算法。相比传统的流水结构CORDIC算法,该折叠结构的CORDIC算法消耗的硬件资源大大减少。文中给出了这一方法的实现结构,并给出了仿真结果。     

LDPC码的级联译码算法的改进与实现

针对中短码长中LDPC码的OSD串行级联译码算法,给出了一种FPGA实现方案。该方案基于FPGA芯片中的块RAM资源,实现了OSD译码中GF(2)上的高斯消元算法,避免了其对逻辑资源的大量消耗。结果表明,该实现方案可在中低端FPGA上实现500 kbit·s^-1吞吐量的LDPC码OSD串行级联译码器。     

Camellia算法的量子资源评估

Camellia算法是一种在国际上使用广泛的分组密码算法,其拥有着高安全性、软硬件实现效率高等特点.为了在量子计算的硬件平台使用这类密码算法,首先要从综合角度出发考虑实现他们的量子电路.通过结合Camellia算法的结构特点,给出了算法在量子电路模型下的量子资源消耗,其中包括量子比特数、通用量子逻辑门数、量子电路深度以及电路的量子比特数与T深度的乘积值等.首先,使用改进的Itoh-Tsujii算法、高斯消元法以及有限域上求逆等方法,优化了算法S盒的量子实现方案.其次,根据轮函数线性部件的设计特点,给出了密钥拓展结构的量子优化实现方案,该方案在一定程度上减少了辅助量子比特的使用.在此基础上,利用计算常数参量汉明重量的方法,将CNOT门转化为Pauli-X门以减少量子资源的消耗.并使用改进的zig-zag结构将算法的主要组件结合起来,给出了Camellia算法的量子电路实现.最后,该方案给出了Camellia算法在三种不同版本密钥下所消耗的量子资源.与传统方法和其他算法的量子电路实现对比,该文的方案所消耗的量子资源更少.该电路的提出将会为量子环境下Camellia算法的深入研究奠定基础.     

基于FPGA的AES密码协处理器的设计和实现

文章基于FPGA设计了一种能完成AES算法加密的密码协处理器，设计中利用VirtexⅡ系列FPGA的结构特点，对AES算法的实现做了优化。实验证明，这种实现方式用较少的电路资源达到了较高的数据吞吐率。该密码协处理器还提供了和ARM处理器的接口逻辑，实现了用于加／解密和数据输入输出的协处理器指令．作为ARM微处理器指令集的扩展，大大提高了嵌入式系统处理数据加／解的效率，实现数据的安全传输。     

一种有效缩减AES算法S盒面积的组合逻辑优化设计

 通过对AES算法S盒构造原理的研究,利用其中仿射变换的系数具有循环移位的周期性特点对电路结构进行改进,提出一种面积优化的AES算法S盒组合逻辑电路设计方法。该方法基于流水线技术,采用倍频复用的电路结构,较传统结构减少了逻辑资源的使用。经过EDA工具综合仿真和实际系统验证,该方法比Wolkerstorfer和Satoh的S盒有限域实现的硬件规模分别缩减了47.53%和41.49%,比Morioka的S盒真值表实现的硬件规模缩减了21.43%。该设计方案已成功用于一种基于FPGA实现的密码专用处理器设计中。     

基于FPGA的32位除法器设计

介绍了一种使用可编程逻辑器件FPGA和VHDL语言实现32位除法器的设计方法。该除法器不仅可以实现有符号数运算,也可以实现无符号数的运算。除法器采用节省FPGA逻辑资源的时序方式设计,主要由移位、比较和减法三种操作构成。由于优化了程序结构,因此程序浅显易懂,算法简单,不需要分层次分模块进行。并使用Altera公司的QuartusⅡ软件对该除法器进行编译、仿真,得到了完全正确的结果。     

基于FPGA的eStream序列密码实现分析

欧洲eStream序列密码计划推动了现代序列密码的发展,序列密码研究开始关注于易于硬件实现的轻量化序列密码设计。主要研究了eStream序列密码推荐的三种面向硬件实现的密码算法:Grain-128、MICKEY2.0和TRIVIUM。首先分别介绍了三种算法的基本原理,然后针对每种算法进行FPGA下的电路结构设计,最后采用Verilog HDL语言,在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上进行了综合实现。实现结果表明,在三种算法中,TRIVIUM算法占用FPGA逻辑资源最少,其吞吐量最高,而MICKEY2.0算法占用FPGA逻辑资源最多,同时吞吐量最低。     

FPGA引脚分配方案的分析与改进

本文研究了二分图算法和蚁群算法,在FPGA引脚分配上的应用,这两种算法各有优缺点。本文在这两种算法的基础上提出了一种混合算法,用于提高FPGA引脚分配的效率。经过验证得知,混合算法能有效提高FPGA引脚的实际分配效率。     

一种高精度复数求模近似算法的设计及实现

为快速高精度的完成信号处理过程中近似复数求模运算,本文提出了一种高精度复数求模近似算法的设计和FPGA实现方法,其结合了三种具有不同误差特性的近似求模算法,并采用了简单的加法和移位操作,实现了0.878%的相对误差,精度是同类型其他近似算法的1.57-3.4倍。该算法在XC7VX690T FPGA上实现,与基于坐标旋转数字计算方法(CORDIC,Coordinate Rotation Digital Computer)的求模IP核相比,逻辑资源降至约50.1%,乘法器资源零消耗,输出延迟仅3个时钟周期,流水运算最高频率可达240MHz。     

基于FPGA的芯片功能性验证自动化实现

针对传统半导体设计流程中对MCU芯片进行功能性验证时涉及到多个芯片之间的互联,手工操作连接十分烦琐且易出现错误,介绍了一种基于FPGA的MCU引脚自动互联的设计与实现.介绍了MCU模块功能性验证自动化实现的概念,从硬件逻辑角度给出了一种解决方法,并且从FPGA模块设计、功能仿真和系统实现等方面,证明了新的测试方法不但降低了人为操作错误的可能性,而且提高了模块功能验证的覆盖率和验证效率,大大缩短了产品的上市时间.