30、基于混沌的密码硬件实现：嵌入式系统设计

基于混沌的密码硬件实现：嵌入式系统设计

1. 物理实现：布局规划、放置与布线

在物理硬件实现方面，选用 XUP Xilinx Virtex - II Pro 开发平台。该平台由高性能的 Virtex - II Pro FPGA（XCV2PFF896 - 7）及周边组件构成，可用于构建复杂硬件系统。平台包含音频编解码器（AC97）和立体声功率放大器，能提供所有模拟功能。

1.1 洛伦兹系统的硬件架构

洛伦兹系统的 RTL 架构硬件实现，在 XUP Virtex - II Pro 开发板上的数字硬件架构如下：
- 输入 ：全局时钟系统（Clk）和复位输入（reset）。
- 输出 ：（s0, s1, s2），对应生成的洛伦兹混沌系统信号（x, y, z）。
- 架构模块 ：由控制单元（Control_Unit）和洛伦兹生成器（Lorenz_Generator）两个子模块组成。
- 控制单元 ：是一个摩尔有限状态机（Moore FSM），负责管理和调度混沌系统的不同操作和功能。
- 洛伦兹生成器 ：使用 RK - 4 方法生成随机密钥，实现洛伦兹非线性方程组。

1.2 有限状态机

控制单元的 FSM 由 6 个状态（ST0 到 ST5）组成，由全局时钟系统驱动，无边缘条件。各状态描述如下：
| 状态 | 描述 |
| ---- | ---- |
| ST0 | 初始状态，输