基于MPC8315E的PCI-E加密卡硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、如今網(wǎng)絡(luò)上信息安全問題逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，而加密技術(shù)是解決安全問題的有效手段。加密技術(shù)主要有兩種，軟件加密和硬件加密。軟件加密需要計(jì)算機(jī)CPU的全程參與，具有消耗大量的系統(tǒng)資源、加密速度慢和容易被破解等缺點(diǎn)；而硬件加密具有速度快、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此硬件加密被廣泛采用。硬件加密基本上采用加密卡的形式，加密卡具有成本低、性能高的特點(diǎn)，因此，研制硬件加密卡具有重要意義。
　　本課題研究的加密卡硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是基于PCI Expr

2、ess(簡(jiǎn)稱PCI-E)總線。該加密卡采用飛思卡爾公司生產(chǎn)的Power PC系列的MPC8315E作為主處理器。該芯片具有豐富的接口，本論文的主要工作就是在這些接口基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)整個(gè)加密卡硬件系統(tǒng)電路。主要包括：PCI-E總線接口電路、DDR2存儲(chǔ)器接口電路、Nor Flash接口電路、Nand Flash接口電路、擴(kuò)展的密碼處理模塊接口電路、UART、接口電路、JTAG接口電路、溫度檢測(cè)模塊電路、時(shí)序匹配電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源電路

3、。其中PCI-E總線接口電路、DDR2存儲(chǔ)器接口電路、Nor Flash接口電路、Nand Flash接口電路、電源電路的設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。由于PCI-E和DDR2的工作頻率很高，屬于高頻信號(hào)，其工作性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能的影響尤其重要，因此，這兩部分的設(shè)計(jì)必須滿足信號(hào)完整性和電磁兼容性的要求。對(duì)于高頻信號(hào)，其布線的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)完整性和電磁兼容性。因此，工作的另一重點(diǎn)和難點(diǎn)是高頻信號(hào)的布線和仿真。論文特別關(guān)注了加密卡設(shè)計(jì)中

4、的DDR2部分，包括DDR2的布線和仿真。布線設(shè)計(jì)的主要工作是布線規(guī)則的設(shè)置，包括差分對(duì)、線寬、線距、等長(zhǎng)匹配等；仿真分析主要包括高速信號(hào)傳輸線的反射、串?dāng)_、以及時(shí)序等。論文中提出了減少反射和串?dāng)_的有效方法，確定了滿足時(shí)序要求的傳輸線長(zhǎng)度匹配規(guī)則。
　　對(duì)所設(shè)計(jì)的加密卡進(jìn)行了初步的調(diào)試，目前已經(jīng)進(jìn)入具體的調(diào)試階段。最終，設(shè)計(jì)的加密卡將實(shí)現(xiàn)由MPC8315E主處理器控制整個(gè)加密卡的工作，由MPC8315E和擴(kuò)展的密碼處理模塊負(fù)責(zé)完成