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安全微控制器总线接口模块的设计与指令集测试
| 论文题名： | 安全微控制器总线接口模块的设计与指令集测试 |
| 关键词： | 安全微控制器;总线接口模块;轻量级加密算法;指令集测试;汽车电子;现场可编程门阵列 |
| 摘要： | 随着汽车产业的不断发展，汽车电子作为汽车产业中的一项重要支撑技术，迎来了高速发展的一个时期。同时，微控制器作为汽车电子中的核心部件之一，在汽车中得到了广泛的应用。目前，国外在微控制器领域占据了主导地位，而国内由于起步晚等原因，还处于落后的地位。此外，由于大部分微控制器的研发重心侧重如何提高微控制器运算能力，而忽略了其安全性。因此，为了推动国内汽车电子产业的发展，本文设计了一款拥有自主知识产权的16位安全微控制器ESNL-16，主要工作包括: (1)根据微控制器工作模式的不同，提出了一种具有复用功能的外部总线结构。当微控制器在不同的工作模式时，将I/O口编程为不同功能的输入输出端口，并在总线接口模块的控制下，完成对内部读写和外部访问的高效控制。 (2)为了保证微控制器的数据安全，本文在分析PRINTcipher加密算法的基础上，提出了一种低功耗的硬件实现方案。通过复用P置换层和S盒的方式，有效地减少了设计的面积和功耗。同时，为了提高设计的灵活性，本文实现了PRINTcipher-48和PRINTcipher-96两种参数版本的可选择方案。最后，将方案集成在ESNL-16中，从而提高了微控制器的安全性能。 (3)完成了ESNL-16的系统集成及验证测试工作。通过模块级仿真验证、系统级仿真验证、门级验证和FPGA板级验证四个阶段，完成了ESNL-16验证工作，保证了微控制器功能的正确性。另外，通过分析CPU12指令集，在覆盖所有微指令的基础上，提出了一套基于CPU12最小指令集的内建自测试方案。通过对最小指令集进行测试，从而将测试序列的长度减小为5.2％。在保证高覆盖率和较短测试序列的前提下，完成微控制器的测性工作。 |
| 作者： | 李志灿 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 李仁发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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