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基于SOPC的数字视频加密系统的设计

作　者: 孔军辉
导　师: 郭树旭
学　校: 吉林大学
专　业: 电路与系统
关键词: SOPC NIOSⅡ 嵌入式处理器数字视频图像加密
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本设计充分利用Altera公司推出的DE2教育平台——以NIOSⅡ嵌入式软核处理器为核心,联合其他知识产权核,创建用户自己的数字视频处理芯片,使芯片能够完成对数字视频信号的采集输入、加密处理和输出显示三部分主要功能。论文首先对SOPC在处理数字视频信号方面的优越性和可行性进行了分析,然后对数字视频和SOPC开发环境进行了详细的介绍,最后重点阐述了对整个系统硬件部分和软件部分的设计过程。硬件方面,通过对系统各个硬件模块的设计与实现,完成了对NIOSⅡ处理器的定制,实现了对硬件环境的搭建。软件方面,研究了两种常用的加密算法,通过对Arnold变换和骑士巡游变换的比较和分析,选定了基于Arnold变换和骑士巡游变换相结合的复合置乱加密算法对图像进行加密处理,编写了相应的程序代码,完成了软件环境的生成。最后,在搭建好的硬件平台上对软件功能进行了调试和运行,从而达到了对数字视频信号进行加密处理的设计要求。

全文目录

提要  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 课题背景及意义  7
  1.2 SOPC 在处理视频信号上的优越性  7-10
    1.2.1 SOPC 的特征  7-8
    1.2.2 SOPC 的优越性  8-10
  1.3 论文的主要内容及结构  10-12
第二章数字视频及SOPC 技术  12-20
  2.1 数字视频简介  12-16
    2.1.1 数字视频的概念  12-13
    2.1.2 数字视频的保存和描述  13-15
    2.1.3 数字视频信号的标准  15-16
  2.2 SOPC 技术  16-20
    2.2.1 SOPC 的概念  16-17
    2.2.2 软件开发环境Quartus II  17-18
    2.2.3 Avalon 总线  18
    2.2.4 直接存储器访问DMA  18-19
    2.2.5 基于SOPC 设计的一般流程  19-20
第三章 SOPC 硬件部分设计  20-33
  3.1 系统总体结构  20
  3.2 系统硬件的选择  20-25
    3.2.1 FPGA 芯片EP2C35F672  20-22
    3.2.2 摄像头OV7660 图像传感器  22-23
    3.2.3 8M 的SDRAM 芯片  23
    3.2.4 4M 的FLASH 芯片  23-24
    3.2.5 数字液晶屏  24-25
  3.3 系统硬件模块设计  25-29
    3.3.1 图像传感器模块设计  25-26
    3.3.2 存储控制模块设计  26-27
    3.3.3 YCrCb/RGB 转换模块设计  27-28
    3.3.4 视频加密模块设计  28-29
    3.3.5 PLL 模块设计  29
  3.4 系统SOPC 的生成  29-33
    3.4.1 SOPC Builder 系统设计流程  29-30
    3.4.2 NiosⅡ处理器的定制  30-31
    3.4.3 硬件系统的生成  31-33
第四章 SOPC 软件部分设计  33-47
  4.1 NIOSⅡ软核处理器  34-36
    4.1.1 HAL 系统库  34-35
    4.1.2 NiosⅡIDE 介绍和使用  35-36
  4.2 加密主体软件设计  36-44
    4.2.1 地址空间的分配  36
    4.2.2 加密算法的选择  36-39
    4.2.3 基于Arnold 变换和骑士巡游变换相结合的复合置乱算法  39-41
    4.2.4 复合加密应用程序设计和关键代码  41-44
  4.3 软硬件系统的调试  44-45
  4.4 ARNOLD 算法、骑士巡游算法和复合算法的实验比较  45-47
第五章总结与展望  47-49
参考文献  49-52
致谢  52-53
摘要  53-55
ABSTRACT  55-57

基于SOPC的数字视频加密系统的设计

内容摘要

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