嵌入式逻辑分析仪加速SoPC设计
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资源说明:将可编程逻辑与CPU子系统集成于同一芯片令系统设计者可以在一定范围内决定某些功能的实现方式,AES先进加密标准算法的硬件实现即为这样的特殊应用实例。AES加密是互联网协议安全规范(IPsec)的基础模块,提供增强无线连接安全性的IEEE802.11i规范也采纳AES为其加密算法,因而传统通讯设备供应商需要增加AES模块以提供更全面的VPN服务。由于AES算法直接面向位操作,所以,它在可编程逻辑上可以得到非常高效的实现。 嵌入式逻辑分析仪在SoPC(System-on-a-Chip,片上系统)设计中扮演着重要的角色,尤其是在加速复杂算法如AES(Advanced Encryption Standard)的实现过程中。SoPC技术将CPU子系统与可编程逻辑集成在同一芯片上,使得设计者能够灵活地定制特定功能,以满足特定的应用需求。AES作为一种广泛应用的加密标准,被广泛应用于IPsec(Internet Protocol Security)和IEEE 802.11i等无线安全标准中,确保数据传输的安全性。 AES算法的硬件实现利用了可编程逻辑的优势,因为其核心操作是位操作,这在可编程逻辑中可以实现高效执行。FS2公司的在系统分析仪专门针对QuickLogic公司的QuickMIPS SoC平台提供了硬件和软件的开发支持。分析仪配备有可配置逻辑分析监控单元(CLAM),能够追踪和触发QuickMIPS可编程逻辑的大量信号,便于调试和优化。 QuickMIPS SoC集成了MIPS 4Kc 32位处理器、以太网接口、串口、PCI接口、内存控制器以及其他外设,并通过AMBA总线实现内部通信。AMBA总线是一个开放的片上互连标准,提供了灵活的接口选择,使得设计者可以根据需要连接各种逻辑模块,包括AES算法的硬件实现。 在AES应用实例中,可编程逻辑负责执行编解码过程,而CPU则负责密钥调度和查找表生成。利用DMA(Direct Memory Access)引擎,可以高效地处理大量数据传输,避免CPU参与数据搬移时的等待,确保AES核能以最优速度运行。DMA引擎通过AHB主控制器连接到AES核,同时使用FIFO(First In First Out)缓冲区来解决总线速度差异的问题。此外,控制寄存器和查找表存储器可以通过APB(Advanced Peripheral Bus)接口进行配置,以适应AES的不同工作模式和密钥调度。 在系统调试阶段,嵌入式逻辑分析仪的使用至关重要,因为它能够帮助开发者同步查看硬件和软件的行为,特别是在需要精确时间对齐的调试任务中。EJTAG(Enhanced JTAG)接口提供了处理器调试功能,包括中止、单步执行、重启以及软件断点等,同时也支持外部探测仪的连接,增强了调试能力。 嵌入式逻辑分析仪在SoPC设计中起到加速和优化的作用,尤其是在处理像AES这样高度依赖硬件加速的算法时,它可以提高系统性能,降低功耗,并简化复杂系统的调试工作。通过集成的硬件资源,如CPU、可编程逻辑、AMBA总线、DMA引擎和EJTAG接口,设计者能够构建高效、灵活且安全的嵌入式系统。
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