CN210402342U - 一种基于zynq的数据加解密结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于ZYNQ的数据加解密结构,包括ARM内核、AXI控制模块、通道控制模块、算法模块、FIFO模块、FLASH存储模块和DDR存储模块;ARM内核分别与AXI控制模块、FLASH存储模块和DDR存储模块相连,AXI控制模块分别与通道控制模块和算法模块相连实现ARM内核与通道控制模块、ARM内核与算法模块之间分别进行通信;通道控制模块和算法模块之间通过FIFO模块连接实现跨时钟域处理,通道控制模块通过PCIE总线与上位机连接;通道控制模块、AXI控制模块、ARM内核、算法模块连接构成配置管理通道;通道控制模块、FIFO模块和算法模块连接构成算法通道。本结构PCB占用空间小、数据传输速度快。
Description
技术领域
本实用新型属于数据加解密技术领域,涉及一种基于ZYNQ的数据加解密结构。
背景技术
加解密技术是最常用的安全保密手段,利用技术手段把重要的数据变为乱码传送,到达目的地后再用相同或不同的手段还原,实现解密。加解密技术保证了网络的信息通信安全。
传统的数据加解密板卡需要使用PICE桥片及数据处理芯片配合,存在PCB(印制电路板)占用空间大,设计复杂,且现有设计中数据由通道FPGA至算法FPGA需要进行两次DMA传输,分别为通道FPGA的FIFO至DSP片内Cache以及DSP片内Cache至算法FPGA的FIFO中,通过DSP的EMIF总线进行传输,传输效率较低采用外部总线传输数据,数据处理速度慢的不足。
经现有技术检索,未检索到与本专利相近技术方案。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种结构简单、PCB占用空间小、提高数据加解密传输速度的基于ZYNQ的数据加解密结构。
本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现:
一种基于ZYNQ的数据加解密结构,其特征在于:包括ARM内核、AXI控制模块、通道控制模块、算法模块、FIFO模块、FLASH存储模块和DDR存储模块;ARM内核分别与AXI控制模块、FLASH存储模块和DDR存储模块相连,AXI控制模块分别与通道控制模块和算法模块相连实现ARM内核与通道控制模块、ARM內核与算法模块之间分别进行通信;通道控制模块和算法模块之间通过FIFO模块连接实现跨时钟域处理,通道控制模块通过PCIE总线与上位机连接实现数据的输入和输出;
所述通道控制模块、AXI控制模块、ARM内核、算法模块连接构成配置管理通道;所述通道控制模块、FIFO模块和算法模块连接构成算法通道。
本实用新型具有的优点和积极效果:
本基于ZYNQ的数据加解密结构采用单芯片实现PCIE通信及数据处理功能,利用芯片内AXI总线进行数据互联通信,在ZYNQ芯片设计了两条通路:算法通道与配置管理通道,具有PCB占用空间小,设计简单可靠,数据传输速度快的优点。
附图说明
图1是本实用新型电路方框图。
图2是本实用新型AXI控制模块示意图;
图3是本实用新型FIFO模块示意图;
图4是本实用新型FLASH存储模块示意图;
图5是本实用新型DDR存储模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种基于ZYNQ的数据加解密结构,其特征在于:包括ARM内核、AXI控制模块、通道控制模块、算法模块、FIFO模块、FLASH存储模块和DDR存储模块;ARM内核分别与AXI控制模块、FLASH存储模块和DDR存储模块相连,AXI控制模块分别与通道控制模块和算法模块相连实现ARM内核与通道控制模块、ARM內核与算法模块之间分别进行通信;通道控制模块和算法模块之间通过FIFO模块连接实现跨时钟域处理,通道控制模块通过PCIE总线与上位机连接实现数据的输入和输出。
上述AXI控制模块负责实现ARM內核与通道控制模块、ARM內核与算法模块之间分别进行通信。AXI控制模块为在XC7Z035FFG676-2芯片内创建的控制AXI总线IP,包含三条32位宽AXI Lite总线,总线外部接口如图2所示,三条AXI总线分别与ARM控制模块、通道控制器、算法控制器连接,完成数据流协议控制。
上述通道控制模块负责完成PCIE协议的解析,实现TLP报文的接收与组包发送,实际运行中包括配置管理协议、算法重构协议与数据通讯协议的处理。上述通道控制模块为在XC7Z035FFG676-2芯片内创建的通道控制IP,IP对外接口包括PCIE×4总线(与PC机连接),AXI总线与AXI控制模块连接,FIFO控制总线与FIFO通道连接。
上述FIFO模块为在XC7Z035FFG676-2芯片内创建的数据交换通用FIFO IP,接口如图3所示。包含两个FIFO模块,其中一个FIFO由通道控制模块写入数据,由算法模块将数据读出,另一个FIFO模块由算法模块写入数据,由通道控制模块将数据读出。使用FIFO将算法与通道间隔离,不允许通道访问算法中间结果。
上述算法模块为ZYNQ芯片PL单元中单独划分的独立区域,可以通过PCIE总线对此区域进行在线编程以实现算法的更新,而不影响ZYNQ芯片其他各部分模块的工作。算法模块为在XC7Z035FFG676-2芯片内创建的算法IP,对外接口包括AXI总线接口连接AXI控制模块,接收算法控制命令;还包括FIFO通信接口,可从通道模块输入FIFO中将数据读入算法,然后将加解密完的数据写入另一个FIFO,将数据返回通道控制模块,进而返回到上位机。
上述FLASH存储模块选用四线SPI Flash连接到FPGA的PS端,参见图4。
上述DDR存储模块选用四片MT41J256M8HX组成32位DDR3内存。其中一片的连接参见图5,直接连到FPGA的PS端。
本基于ZYNQ的数据加解密结构通过Zynq-7000中的可编程逻辑部分(PL)设计PCIe内核,完成与主机之间的交互,设计算法核完成数据加解密操作,所有的可编程逻辑部分都在内部的ARM内核(PS)的控制下完成相应功能。
本基于ZYNQ的数据加解密结构通过片内总线互联,在ZYNQ芯片设计了两条通路:算法通道与配置管理通道,具体为:
上位机通过PCIE总线将数据传输到通道控制模块,在此解析出算法配置指令,通过AXI控制模块将指令信息传输到ARM內核,ARM內核完成算法秘钥的生成,然后通过AXI控制模块将秘钥信息下发到算法模块,实现秘钥的管理。此通道为配置管理通道。实际设计中,可以设计多个算法模块进行并行工作,进一步提高数据处理性能。
秘钥配置完成之后,PCIE总线数据直接与算法模块进行交互处理,大大提高了数据传输效率,此为算法通道。
本基于ZYNQ的数据加解密结构采用了双通道架构,大幅提高了数据传输性能。
尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (1)
1.一种基于ZYNQ的数据加解密结构,其特征在于:包括ARM内核、AXI控制模块、通道控制模块、算法模块、FIFO模块、FLASH存储模块和DDR存储模块;ARM内核分别与AXI控制模块、FLASH存储模块和DDR存储模块相连,AXI控制模块分别与通道控制模块和算法模块相连实现ARM内核与通道控制模块、ARM内核与算法模块之间分别进行通信;通道控制模块和算法模块之间通过FIFO模块连接实现跨时钟域处理,通道控制模块通过PCIE总线与上位机连接实现数据的输入和输出;
所述通道控制模块、AXI控制模块、ARM内核、算法模块连接构成配置管理通道;所述通道控制模块、FIFO模块和算法模块连接构成算法通道。
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CN201920989658.8U CN210402342U (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种基于zynq的数据加解密结构 |
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CN210402342U true CN210402342U (zh) | 2020-04-24 |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113609042A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-05 | 天津七所精密机电技术有限公司 | 一种提高数据交互速度的系统 |
CN113609042B (zh) * | 2021-07-20 | 2024-04-26 | 天津七所精密机电技术有限公司 | 一种提高数据交互速度的系统 |
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