基于U盘和单片机的FPGA安全配置的设计与实现 电子与通信工程专业论文.docx

电 子 科 技 大 学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 工程硕士学位论文 ENGINEERING MASTER DISSERTATION 论 文 题 目：基于 U 盘和单片机的 FPGA 安全配置的设计与实现 工 程 领 域： 电子与通信工程 指 导 教 师： 吕明 副教授 作 者 姓 名： 周银祥 班 学 号： 200750202006  分类号 密级 UDC 注 1  学 位 论 文  基于 U 盘和单片机的 FPGA 安全配置的设计与实现 周银祥 指导教师姓名 吕明 副 教授 电 子 科技 大学 成都 陈华莉 高 级 工 程师 成都恩佩 格 公司 成都 申请专业学位级别 硕士 专业学位类别 工程硕士 工程领域名称 电子与 通信 工程 提交论文日期 2010.3 论文答辩日期 2010.5 学位授予单位和日期 电 子 科 技 大 学 答辩委员会主席 评阅人 2009 年 月 日  注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 论 文 使 用 授 权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日   摘 要 现场可编程门阵列 FPGA(Field Programmable Gate Array)在工业领域已被广 泛应用，电子通信产品中越来越多地选用了可编程芯片 FPGA。FPGA 是基于门阵列 方式为用户提供可编程资源的，其内部逻辑结构的形成是由配置数据决定的。这 些配置数据采用在线可重配置方式 ICR(In-Circuit Reconfigurability) 配置到 FPGA 内部的 SRAM 中，但由于 SRAM 的易失性，再次上电时，又要对 FPGA 进行重新 配置，才能实现用户编程所要实现的功能。 以前的 FPGA 系统设计，都是将配置数据存放在 FPGA 嵌入的系统硬件上，如 专用配置器件里。本文首次提出将配置数据存放在使用者携带的外部存储器如 U 盘中，使用前将存放配置数据的外部存储器接入 FPGA 组成的系统，系统上电时由 单片机控制读出配置数据，再传送给 FPGA 进行配置。这样做有很多的优点：修改 升级方便容易；现场安全保密性强；可以多人分时使用同一 FPGA 硬件系统，同一 硬件系统插入不同的配置 U 盘就可以实现不同的功能；还可以方便和经济地存储 大容量配置数据或多个配置数据文件等，同时也符合计算机和嵌入式系统的热点 USB OTG 技术趋势。 本项目研制中，首先研究将配置数据存放在 U 盘中，然后再使用单片机控制 对 FPGA 进行配置。本文首先介绍了 FPGA 的结构和工作原理，详细的配置的方式、 配置文件和配置过程，说明了单片机配置 FPGA 的优点，并创新地提出了配置数据 存放在 U 盘的思想；然后介绍了单片机控制读写 USB 设备如 U 盘的硬件和软件设 计，最后实现了配置数据存放在 U 盘中的采用单片机控制对 FPGA 进行配置，整个 项目研制达到了研制要求和预期的效果，具有重要实用价值。 关键词：FPGA，单片机，USB，U 盘，配置，保密，安全  Abstract FPGA(Field Programmable GateArray)in the industrial field has been widely used,more and more electronic communication products choice the FPGA.FPGA is based on the gate array approach provides users with programmable resources, the formation of its internal logical stru