面向物联网领域的低成本ECC密码处理器设计

为了保障物联网设备的隐私和安全,同时更好地满足其资源受限的特性,采用椭圆曲线密码(ECC)算法方案,通过优化底层算法和电路结构,设计了基于加法器的低成本架构的点乘硬件电路。采用硬件复用技术来减少资源消耗,每个模运算电路只用一个超前进位加法器;优化模运算算子调度,改进电路结构,点运算只使用两个模加减模块、一个模逆模块和一个模乘模块设计实现。在Xilinx公司XCZU3CG-SFVC784-1-E的FPGA平台上进行分析,该点乘电路共使用了8927个CLB LUTs,7789个CLB Registers,电路总功耗为0.371W,工作频率可达247.3 MHz,对比其他架构,处理器硬件资源节省了39.10%~72.44%。

基于约束规划的航空电子系统任务分配与调度方法

随着综合模块化航空电子系统(Integrated Modular Avionics,IMA)对计算性能要求的日趋提高,既能提供更强计算能力又能减少电子设备的体积、重量和功耗的多核处理器将在航空电子系统领域得到广泛应用.目前航空电子系统的任务分配和调度主要基于手工方式,较少考虑多核环境下共享资源竞争带来的时间延迟,并且当系统更新时需要重新编排,十分耗时耗力.本文提出一种基于约束规划(Constraint Programming,CP)的航空电子系统任务自动化分配与调度方法.首先,给出了多核环境下任务最坏执行时间(WCET)的分析方法;其次,给出了基于CP的任务分配和调度方法;最后,设计与实现了原型工具CP4IMA,并基于ARINC653操作系统平台进行案例分析,验证了本文所提方法的有效性.

高效能综合处理机设计实现研究

为了满足综合模块化航电(IMA)系统对综合处理机功能、性能、体积、功耗、重量等多方面需求,提出了一种高效能综合处理机的设计实现方案。硬件采用高性能低功耗处理模块,通过高速FC通信网络互联;软件采用系统管理中间件技术,提高航电系统应用软件的可重用性、可移植性。实现结果表明:相比于第一代IMA系统综合处理机,高效能综合处理机实现了各项技术指标之间的均衡设计,具有良好的实践意义和推广价值。

一种适用于多种公钥密码算法的模运算处理器

文章设计了一种能够实现多种公钥密码算法(如RSA、ECC、DSA等)的协处理器。通过分析几种常用的公钥密码算法,归纳了一组最常用的基本模运算指令。基于基本指令,设计优化了处理器硬件结构。用微代码循环调用执行这些基本指令,实现其他各种模运算指令。基于这些模运算指令,处理器可实现多种公钥密码算法的运算。该处理器支持从106位到2 048位多种长度的模运算。采用流水线结构设计,处理速度较快。处理器占用芯片面积小,核心电路等效门数约为26 000门,适用于智能卡等对芯片面积有严格限制的应用。

G.729语音编码器定点DSP的实时实现

介绍了G.729语音编码器算法和定点数字信号处理芯片TMS320VC549,重点讨论了低速率语音编码器在TMS320VC549上实时实现过程中软、硬件设计中的关键技术。采用了定点数字信号处理器芯片实时实现G.729语音编解码算法,结果表明,得到了预期的8 Kb/s的低码速率、较低的算法时延和极高的语音音质。

基于FPGA的雷达测量仪信号处理机的设计

针对雷达测量系统中的信号处理,探讨了采用现场可编程门阵列(FPGA)的全数字化处理方案。重点研究数据采集、实时压缩编码和数据传输的方法及过程。该文详细论述了基于FPGA的单板信号处理机的模块化设计及实现,并通过仿真和测试验证了设计的正确性。结果表明,该信号处理机具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点。

新型的数控译码模块结构的研究与实现

为了能为用户快速开发出使用不同指令格式的数控系统译码模块,提出了一种新型的译码模块结构.将译码模块划分为输入数据子模块、内部数据接口子模块和功能函数子模块三个独立的子模块.在内部数据接口子模块中,把数控指令进行了形式化表达,实现了输入数据子模块与功能函数子模块的隔离,减弱了译码数据计算对于数控指令格式的依赖.分析了数控加工指令与特征的对应关系,利用基于特征的思想对数控加工指令进行了分类.利用这一分类将功能函数子模块的计算结果以数据集合的方式输出,促进了功能函数子模块的独立.结果表明这种结构中的各子模块具有良好的可重用性,提高了译码模块的开发效率.

面向嵌入式处理器的优化Montgomery模乘算法

针对嵌入式系统中频繁的内存存取影响Montgomery模乘算法效率的问题,提出了一种优化的分离连续操作数缓存算法。该算法基于连续操作数缓存算法并进行优化,应用于计算多精度乘法和约减两部分,将整个计算分块使得每块内操作数只被加载一次;为了不破坏操作数加载的连续性,在多精度乘法和约减之间采用分离集成的方式;通过动态地使用寄存器和有效的缓存操作数来减少嵌入式系统中算法使用内存存取操作的总量,实现提高模乘算法效率的目的。实验结果表明:在使用MIPS64架构的处理器上,当模数为1 024bit时,与应用广泛的粗粒度集成操作数扫描算法相比,该算法的效率提高了4.17%。在嵌入式系统中,可将该算法应用于公钥密码体系中的模乘运算,在提高模乘效率的同时提高公钥密码算法的运算效率。

新型电脑加油机的研究与设计

介绍了利用单片机技术和电子技术，辅以各功能接口电路设计开发的一套具备自动计量、自动计费和统计功能的新型电脑加油机。单片机系统设计以结构化和模块化为指导，具备高度的可扩充性。它具备了人机对话、收费显示、通讯和控制功能，加油数据统计、处理、保存功能，并具备了中文操作系统和语音系统。

五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand Ⅱ

基于机电一体化设计思想和最新的驱动技术,研制DLR/HIT Ⅱ仿人灵巧手。该灵巧手由5个相同结构的模块化手指和1个独立的手掌构成,每个手指有4个关节、3自由度,所有的驱动器和电路板均集成在手指或手掌内。采用新型的体积小输出力矩大的盘式无刷直流驱动电动机、质量轻的谐波减速器、齿形皮带等的驱动传动方案,使手指的体积和质量得到显著减小;采用钢丝耦合传动方案,实现手指末端两个关节的1:1耦合运动;手指具有位置、力/力矩、温度等多种感知功能。层次化的灵巧手硬件结构由手指电气系统、手掌电气系统和PCI总线控制卡等组成,灵巧手具有点对点串行通信、CAN以及网络等多种通信接口。在灵巧手的外观设计中,将外观设计与灵巧手的本体设计融为一体,实现灵巧手与人手相近的体积和外观。5指灵巧手的质量为1.5kg,手指的指尖输出力10N。

高速双有限域加密协处理器设计

文章提出了一种能够同时在有限域GF(P)和GF(2m)中高速实现椭圆曲线密码算法(ECC)的协处理器。该协处理器能够高速完成椭圆曲线密码算法中各种基本的运算。通过调用这些基本的模运算指令,可以实现各种ECC上的加密算法。该协处理器支持512位以下任意长度的模运算。协处理器工作速度很快,整个协处理器综合采用了多种加速结构和算法并采用了流水线结构设计。根据物理综合的结果,协处理器可以工作在300MHz的频率,运算时间比此前的一些同类芯片快4到10倍左右。

基于容错技术的处理器设计

如何提升处理器本身的容错性能,使其能够更好地应用于各种复杂多变的环境,已经成为当前研究的热点;对于这一问题,可以将故障屏蔽技术(三模块冗余,校正器)和故障恢复技术(多数表决恢复,检查点)综合应用到处理器的容错设计中;以VHDL代码实现的8051处理器为研究对象,综合采用上述方法设计容错处理器,并在仿真环境下采用故障注入的方法对其容错性能进行测试和验证;研究表明采用这些技术可以构造具有良好可信性和稳定性的容错处理器。

一个VLIW处理器验证平台的设计

本文主要针对 VLIW结构的处理器结构特点 ,提出了一种基于伪随机和模块化指令流激励的面向对象的逻辑验证平台的设计方法 ,提高了处理器验证的覆盖率和效率。验证人员可以在平台上协同工作 ,开发相应的验证程序 ,完成指定的逻辑功能验证任务。实验结果表明该平台的建立解决了逻辑功能验证的瓶颈 ,该平台具有高效、灵活、易用和维护性好等特点。

IMA架构航电系统综合核心处理机平台软件设计

综合化模块化航空电子(IMA)架构被广泛应用于新一代民用与军用飞行器的设计中,在简化系统设计、开发和验证的同时,提升了航电系统的安全性与可靠性。介绍了航空电子系统IMA体系结构模型,以及基于该模型的某重点型号飞机任务系统中的综合核心处理机(ICP),讨论了一种适用于该系统的采用ARINC653标准的软件体系结构,设计了软件体系结构下的ICP平台软件,最后就软件结构的特点和关键技术进行了详细的讨论。

基于DSP-FPGA的模块化多电平换流器PWM脉冲方案对比

由于MMC主控系统通信任务繁重、算法复杂,并且考虑到扩展性,通常采用一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的主控系统架构.为了研究DSP与FPGA产生的PWM脉冲对控制效果的影响,分析了MMC的基本结构和数学模型,在分析CPS-SPWM在MMC中应用特点的基础上,设计了两种PWM控制脉冲产生方案,并进行了仿真验证和实验对比.仿真结果表明:两种方案产生PWM控制脉冲的一致性;实验结果表明:两种方案在硬件中产生的实际PWM脉冲分配规律相同,但脉宽存在差异,从而导致控制效果不同.实验结论为工程设计提供了参考依据.

微型组合导航计算机设计

利用ARM系列微处理器S3C44B0X和多片TI公司的DSP芯片TMS320VC33,设计了针对MIMU/GPS组合导航系统的微型导航计算机。首先介绍了系统的硬件设计方案,为提高系统的可靠性,运算模块和A/D转换模块设计为三模冗余结构,其次,给出了系统的数据融合方法,为有效抑制系统观测数据中的野值,设计了基于SVR的抗野值Kalman滤波器。测试结果证明该设计不仅保证了组合导航系统的精度,而且提高了导航计算机的可靠性和抗干扰性。

抢断式并发模型调度机制

针对目前采用序贯模块法的仿真开发环境在模型调度方面普遍存在的缺点，提出了一种新的模型调度方案。这种方案是基于可抢断式多线程并发机制的，能以不同频率执行模块，并能自动均衡处理器负荷，因此即使模型中使用了一些耗时的复杂算法，也能保证模型有较短的运算周期和较高的计算精度。

一种COMEXPRESS模块处理器的设计与实现

模块化处理器是用于嵌入式系统中处理器的发展趋势。COM EXPRESS模块处理器具有设计灵活多样、性能稳定、兼容性好、功耗小、成本低、体积小和研发周期短等优点。以AD-LINK公司COM EXPRESS结构的NANOX-ML-1024/4G模块为处理器核心,以FPGA芯片为协处理单元,实现具有协处理功能的模块化处理器。通过测试验证了COM EXPRESS模块化处理器的性能,为模块化处理器设计提供借鉴。

红外成像末制导处理机设计

本文介绍了红外成像末制导处理机的设计要求及设计方法。在研制过程中，采用面向任务、面向处理算法的设计思想，借鉴了大型并行计算机的某些技术，同时兼顾末制导处理机对体积、功耗、质量的严格限制，并采用了可重构的模块化结构。这样，在保证处理机具有较高的运算效率的同时，还有效地增强了处理机的灵活性及其对算法的适应性。

一种能自动均衡处理器负荷的仿真模型调度方案

本文针对目前采用序贯模块法、仿真开发环境在模型调度方面普遍存在的缺点，提出了一种新的模型调度方案．这种方案是基于可抢断式多线程并发机制的，能以不同频率执行模块，并能自动均衡处理器负荷．