Аннотация
В рамках предложенной расчетно-графической работы необходимо создать аппаратный узел, выполняющий задачу преобразования цифровой информации с ее шифрованием по определенному алгоритму. Устройство необходимо спроектировать с использованием языка высокоуровневого описания аппаратуры VHDL.
Задание на разработку
В системе имеется два устройства: источник (И) и приемник (П) информации. Необходимо описать устройство являющееся посредником между устройствами И и П (рис. 1). Устройство И имеет две выходные однонаправленные шины данных: 32-х разрядную X и 4-х разрядную n, 8-и разрядную шину адреса Address, два выходных сигнала Write и Read и входной сигнал Ready. Устройство посредник вычисляет функцию
Y (0 : 31) =
f (X (0 : 32))
и по сигналу Write записывает вычисленные данные в ОЗУ по адресу, выставленному на шину адреса источника. По сигналу Read устройство посредник считывает байт по адресу, выставленному на шину адреса, и выдает его в последовательном коде приемнику предварительно пропустив через блок шифрования БШ. Выдача последовательного кода осуществляется, когда на сигнал готовности посредника к передаче Ready, приемник отвечает сигналом готовности приема Ask.
Блок шифрования
r1 = 6 r2 = 0
Функции
Bn cos x
где
∞ 1
Bk = ∑
π 2k − 1
p =1 p 2k
(2k )
Блок вычисления функции
Блок имеет две входные шины: 32-х разрядную X и 4-х разрядную n и выходную 32- х разрядную шину Y. Считать, что по шине X передается число с плавающей точкой в формате (рис. 3).
В блоке все операции производятся над вещественными типами данных. Для получения вещественных данных организовать функцию, осуществляющую перевод из типа STD_LOGIC_VECTOR в тип REAL, для получения двоичных данных из вещественных организовать функцию, осуществляющую обратный перевод. Аналогично организовать (или воспользоваться готовой, например, из пакета exemplar) функцию для перевода данных 4-х разрядной шины n в целый тип.
Устройство, вычисляет функцию Y = f ( X ) , посредством разложения в ряд с точностью определяемой количеством слагаемых равным значению n. При реализации описания использовать только стандартные арифметические операции "+", "-", "/" и собственную функцию возвращающую квадрат аргумента
rr :=b -1;
result:=mut(a,pwr(a,rr));
end if;
return result; \ъ
end pwr;
function toreal (X
:STD_LOGIC_VECTOR(31 downto 0))
return real is
variable result,res1,tt3,tt2,myn: real;
variable res2,tt1: integer;
begin
function toreal (X
:STD_LOGIC_VECTOR(31 downto 0))
return real is
variable result,res1,myn: real;
variable res2: integer;
begin
res1:= real(CONV_INTEGER(X(20 downto 1)));
M1: while res1 >=1.0 loop res1:= res1/10.0;
end loop M1;
if X(0)= '1' then res1:=-res1;
end if;
res2:= CONV_INTEGER(X(31 downto 22));
if X(20)= '1' then res2:=-res2;
end if;
myn := 2.0**res2;
result:= mut(res1,myn) ;
return result;
end toreal;
function fakt (n :real) return real is variable rr : real;
variable result: real;
begin
if n =1.0 then result :=n;
elsif n = 0.0 then result :=0.0;
elsif n < 0.0 then
result := 0.0;
else
rr :=n -1.0;
result:=mut(n,fakt(rr));
end if;
return result;
end fakt;
res1:=0.0;
e1: for i in 20 downto 1 loop tt1 := i;
tt2 := 1.0/(pwr(2.0,tt1));
tt3 :=
mut(real(CONV_INTEGER(X(i))),real(tt2)
);
res1:= res1 + real(tt3);
end loop e1;
if X(0)= '1' then res1:=-res1;
end if;
res2:= CONV_INTEGER(X(31 downto
22));
myn := pwr(2.0,res2);
if X(21)= '1' then myn:=1.0/myn;
end if;
result:= mut(res1,myn) ;
return result;
end toreal;
function BK (X : real ; N : integer )
return real is
variable result, pi: real;
variable k1,k2,k3,k4: real;
begin pi:= 3.14;
for i in 1 to N loop k1 := mut(2.0,x); k2:=pwr(REAL(i),INTEGER(k1));
k3:=1.0/k2; k4:=(pwr(pi,INTEGER(k1))-
1.0)/fakt(k1); result:=k4; end loop;
return result;
end BK;
function MYFUN (X : real ; N : integer
) return real is
variable result, pi: real;
variable k2, k1:integer;
variable RR, l1,l2,l3,g1,g2,g3: real;
begin pi:= 3.14;
result := 0.0;
if abs(x) > (3.14/2) then return result;
end if;
for i in 1 to N loop
K1 := integer(pwr(2.0,i)); K2:= k1 - 1;
L1 := pwr(2.0,k2);
L2 := pwr(2.0,k1); L3 := pwr(x,k1);
G1 := fakt(real(k1));
G2 := mut(REAL(n),g1); Rr := mut(l1,(l2-1.0));
G3 := BK(x,i);
Rr := mut(rr,G3); Rr := mut(rr,l3); result:=rr/g2;
end loop;
return result;
end MYFUN;
function tostd (X1 : real ) return
STD_LOGIC_VECTOR is variable
result:STD_LOGIC_VECTOR ( 31 downto
0)
:="00000000000000000000000000000000"
;
variable X,myn,a,b,c: real; variable pr,w: integer; begin
X :=X1;
pr:=0;
M2: while abs(X) >= 1.0 loop
X := X /2.0 ;
pr:=pr +1;
end loop M2;
result(31 downto 22):= CONV_STD_LOGIC_VECTOR(pr,10);
result (21) := '0';
if X < 0.0 then
result (0) := '1';
end if;
X := abs(X);
a:= real(integer(X));
b:= real(X); c:=b-a; w:=1;
M3: while c/=0.0 loop
X := X *10.0 ;
a:= real(integer(X));
b:= real(X); c:=b-a; w:=w+1;
exit M3 when w > 6;
end loop M3;
result(20 downto 1):= CONV_STD_LOGIC_VECTOR(integer(X
),20);
return result;
end tostd;
begin
process ( X,N )
variable mynum,res : real; variable count : integer; begin
mynum := toreal(X);
count := CONV_INTEGER(N); res := MYFUN(mynum,count); Y<= tostd (res);
end process;
end F;
Блок шифрования
Блок шифрования организован в виде сдвигового регистра с обратными связями, в которые включены элементы суммирования по модулю два, генерирующего поток ключей Результат генерации суммируется по модуля два с последовательным кодом, полученным с выхода блока преобразования параллельного кода в последовательный и выдается приемнику. ............
