喜欢1次
队伍编号：CICC1905 团队名称：青稞战队
本设计的DES控制模块是使用有限状态机（FSM）实现的。FSM的现态是边沿触发的，根据rst_n复位信号和start启动信号进行现态的赋值；次态逻辑设计是S0-S17的次态跳转；输出逻辑设计是控制不同状态的逻辑输出进而控制其它模块工作，所输出的信号均为运算模块和子密钥产生模块工作所需的控制信号。
对于DES控制模块，其外框图见图3-3所示，外部信号定义见表3-6所示。
图3-3 DES控制模块外框图
Fig.3-3 Frame diagram of DES control module
表3-6 DES控制模块外部信号定义
Tab.3-6 DES control module external signal definition
信号名称 | 信号方向 | 宽度 | 信号描述 |
clk | input | 1 | 时钟信号，上升沿有效 |
rst_n | input | 1 | 复位信号，低电平有效 |
start | input | 1 | 加解密使能信号，高电平有效 |
keysel | output | 1 | 二选一选通器控制信号，1为初始置换结果，0为中间结果 |
count | output | 4 | 轮密钥选择控制信号 |
completed | output | 1 | 加密/解密完成信号，1为完成加密或解密运算 |
整个FSM使用S0-S17共18个状态，其中，S17是初始状态，无论电路处于何种状态，只要rst_n复位信号有效都将跳转至初始状态；S0-S15为控制协处理器进行加密运算；S16为延迟一个时钟的空转状态，用于配合运算数据从协处理器写回至E203处理器内核中。S0-S17的状态跳转见图3-4所示。此外，为减小状态转换过程中出现的噪音，本设计的状态编码采用格雷码，状态名称与状态编码如下表3-7所示。控制模块的状态转移和控制信号逻辑输出见表3-8所示。
图3-4 控制模块FSM状态跳转
Fig.3-4 FSM status jump of control module
表3-7 DES控制模块状态编码
Tab.3-7 DES control module status coding
状态名称 | 状态编码 | 状态名称 | 状态编码 | 状态名称 | 状态编码 |
S0 | 00000 | S6 | 00101 | S12 | 01010 |
S1 | 00001 | S7 | 00100 | S13 | 01011 |
S2 | 00011 | S8 | 01100 | S14 | 01001 |
S3 | 00010 | S9 | 01101 | S15 | 01000 |
S4 | 00110 | S10 | 01111 | S16 | 11000 |
S5 | 00111 | S11 | 01110 |
表3-8 DES控制模块FSM的状态转移和控制信号逻辑输出
Tab.3-8 State transition and control signal logic output of DES control module F
现态 | 输入 | 次态 | 输出 |
S17(IDLE) | rst_n=0 | S17 | keysel=1，count=0，completed=1 |
S17 | start=1 | S0 | keysel=1，count=0，completed=1 |
S0 | start=1 | S1 | keysel=1，count=0，completed=0 |
S1 | start=1 | S2 | keysel=0，count=1，completed=0 |
S2 | start=1 | S3 | keysel=0，count=2，completed=0 |
S3 | start=1 | S4 | keysel=0，count=3，completed=0 |
S4 | start=1 | S5 | keysel=0，count=4，completed=0 |
S5 | start=1 | S6 | keysel=0，count=5，completed=0 |
S6 | start=1 | S7 | keysel=0，count=6，completed=0 |
S7 | start=1 | S8 | keysel=0，count=7，completed=0 |
S8 | start=1 | S9 | keysel=0，count=8，completed=0 |
S9 | start=1 | S10 | keysel=0，count=9，completed=0 |
S10 | start=1 | S11 | keysel=0，count=10，completed=0 |
S11 | start=1 | S12 | keysel=0，count=11，completed=0 |
S12 | start=1 | S13 | keysel=0，count=12，completed=0 |
S13 | start=1 | S14 | keysel=0，count=13，completed=0 |
S14 | start=1 | S15 | keysel=0，count=14，completed=0 |
S15 | start=1 | S16 | keysel=0，count=15，completed=0 |
S16 | start=1 | S17 | keysel=0，count=0，completed=1 |
