基于TMS320VC5410的DES加密系統(tǒng)設(shè)計
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通過TMS320VC5410發(fā)送讀卡命令和所要讀取內(nèi)容的地址(N=0，…，255)后，在CLK信號的作用下卡片將主存儲器中的數(shù)據(jù)按比特移至I／O 引腳發(fā)送至DSP內(nèi)存中。讀取數(shù)據(jù)完成后，額外的一個時鐘信號將使I／O引腳變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，卡片退出輸出模式等待接收新的指令，也可以用Break條件 (在CLK為低時，把RST信號由低電平變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài))結(jié)束此次操作。
圖5顯示了TMS320VC5410對SLE5542卡片讀卡程序的調(diào)試結(jié)果，為了驗證讀卡功能的實現(xiàn)，系統(tǒng)讀取了卡片中的所有字節(jié)的內(nèi)容。其中前8個字節(jié)為‘A2131091FFFF8115’為IC卡的廠商標(biāo)識；之后地址8～20的13個字節(jié)全為‘FF’是寫保護(hù)區(qū)；地址21～26是6個字節(jié)的用戶代碼‘D27600000400’，之后又是5個字節(jié)的寫保護(hù)區(qū)；從地址32～255之間的數(shù)據(jù)是用戶數(shù)據(jù)區(qū)，可以在這些地址里存放加密系統(tǒng)的密鑰和其他的用戶信息。
3．2 PC通信軟件設(shè)計
3．2．1 MeBSP0的初始化配置
首先通過SPCR1O=0x0000，SPCR20=Ox0000把RRST與XRST位設(shè)置為‘O’，使串口復(fù)位。設(shè)置PCR0=0x0BOC；采樣率由DSP內(nèi)部產(chǎn)生，接收與發(fā)送幀同步信號為低有效，時鐘上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)、下降沿接收數(shù)據(jù)。其次通過接收控制寄存器RCR1O(子地址為02h)和 RCR20(子地址為03h)來對DSP串口接收模式進(jìn)行設(shè)置，令RCR10=0x0940；RCR20=0x0004；接收幀長度10字、每字16 bit，忽略除第一個幀同步后的其他幀同步信號。通過傳輸控制寄存器XCR10(子地址為04h)和XCR20(子地址為05h)來對DSP串口發(fā)送模式進(jìn)行設(shè)置，令XCR10=0x0940；XCP20=0x0004；使數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收模式一致。另外，采樣率發(fā)生器控制寄存器SRGR10(子地址為 06h)和SRGR20(子地址為07h)控制采用率發(fā)生器的工作模式。本系統(tǒng)中選擇PC機(jī)的串口工作波特率為38 400，采樣率發(fā)生器計算公式為：
CLKGDV=CPU工作頻率／(16x波特率)-1
由于TMS320VC5410工作頻率為100 MHz，因此CLKGDV=100 000 000／(16x38 400)-1=161，設(shè)置SRGR1=0x00A1，SRGR2=0x2000；最后通過SPCR1=0x0001，SRGR2=0x2000；對串口使能，處于可操作狀態(tài)，至此完成了McBSPO的初始化配置。
3．2．2 數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一
DSP通過McBSP0接收外界PC機(jī)數(shù)據(jù)采用中斷方式。這里為了實現(xiàn)TMS320VC5410同步串口與PC機(jī)異步串口通信時數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，把 McBSP的1個16位字等效為PC機(jī)串口傳送的1個8N1模式數(shù)據(jù)(1個起始位+8個數(shù)據(jù)位+1個停止位)的1位。PC機(jī)串口每發(fā)送1個位的數(shù)據(jù)，DSP采樣16次暫存數(shù)據(jù)接收寄存器DRR10(地址為21h)中。例如PC機(jī)通過RS232串口傳送數(shù)據(jù)為‘1’，則DRR10經(jīng)過16次采用后接收一個字的數(shù)據(jù)為‘FFFFh’，同理若前者后‘0’，則后者為‘0000h’。之后觸發(fā)McBSPO串口接收中斷，DSP執(zhí)行中斷服務(wù)程序?qū)RR1O 中的有效數(shù)據(jù)(除去起始位和停止位)取走至內(nèi)存中，并對計數(shù)器加1。當(dāng)接收到一個完整的幀后，DSP置串口數(shù)據(jù)解碼標(biāo)志位為‘1’，DSP開始運(yùn)行解碼程序，將‘FFFFh’和‘0000h’分別等效為一個比特位‘1’和‘0’，從而恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)幀。
當(dāng)DSP對接收到的數(shù)據(jù)完成加密之后需要反饋輸出，TMS320VC5410串口數(shù)據(jù)向PC機(jī)發(fā)送的過程與數(shù)據(jù)接收的過程正好相反。每幀數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行串口編碼之后通過數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器DXR1O(地址為23h)發(fā)出。即把8位有效數(shù)據(jù)中的‘0’編碼為‘0000h’，‘1’編碼為‘FFFFh’，按照從低位到高位的順序重新排列編碼后的數(shù)據(jù)，并在幀首和幀尾分別添加起始位‘0000h’和結(jié)束位‘FFFFh’，將每組10個數(shù)據(jù)作為一幀信號發(fā)出。
圖6顯示了本文設(shè)計的加密系統(tǒng)的實驗結(jié)果。通過PC機(jī)和RS-232串口發(fā)送字符‘11112222’的十六進(jìn)制形式為‘3131313132323232’共64 bit，TMS320VC5410接收到64 bit明文數(shù)據(jù)后，通過讀取IC卡中的64 bit密鑰‘310000000000031’并對明文進(jìn)行DES加密后，輸出密文的十六進(jìn)制形式為‘96B466D634DE9A2D’。結(jié)果顯示系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，符合設(shè)計要求。
4 結(jié)論
本文采用SLE5542型IC卡存儲密鑰，TMS320VC5410中的McBSP引腳與卡片觸點連接并實現(xiàn)對卡片的應(yīng)答復(fù)位和內(nèi)容的讀取，同時通過RS2 32串口與個人PC機(jī)實時交換數(shù)據(jù)，接收PC機(jī)發(fā)送的明文并對其DES加密后反饋輸出。由于McBSP的工作機(jī)制是同步串口，把其當(dāng)作通用I／O口和異步串口使用時必須注意內(nèi)部寄存器的設(shè)置和輸入輸出方向的設(shè)定。經(jīng)軟硬件調(diào)試，實驗結(jié)果表明該方案完全可以滿足大數(shù)據(jù)量的加密，合理使用了硬件資源，可以進(jìn)一步升級擴(kuò)展作為數(shù)據(jù)采集保密系統(tǒng)的加密模塊。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/156883.htm
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