AES-128，全称为Advanced Encryption Standard with a 128-bit key，是一种广泛应用的对称加密算法，主要用于保护数据安全。在 FPGA（Field-Programmable Gate Array）上实现AES-128，可以提供高效、实时的加密与解密功能，尤其适用于嵌入式系统和物联网设备。下面我们将深入探讨AES-128的工作原理以及在FPGA中的实现。 AES-128算法由以下几个步骤组成： 1. **初始轮**：将128位的明文与128位的密钥进行混合。这个过程包括字节代换、行移位、列混淆和轮密钥加四个子步骤。 2. **中间轮**：接下来的9轮中，同样的四个子步骤反复执行，每一轮都会使用一个新的轮密钥，增强安全性。 3. **最终轮**：最后一轮与中间轮类似，但省略了列混淆步骤，确保解密过程的逆向操作。 **字节代换**：使用预定义的S盒（Substitution Box），每个字节都被替换为另一个字节，增加破解的难度。 **行移位**：矩阵的每一行向左移动一定数量的位，使得不同行的数据交错，增强加密效果。 **列混淆**：通过线性变换，使列中的数据相互影响，增加密码的复杂性。 **轮密钥加**：每一轮结束时，将当前轮的密钥与明文或密文异或，为下一轮做准备。 在FPGA中实现AES-128，我们可以利用FPGA的并行处理能力，设计出硬件加速器。这通常包括以下部分： 1. **状态机**：控制整个加密/解密过程的时序，确保各个步骤按正确顺序执行。 2. **数据路径**：实现字节代换、行移位和列混淆的功能模块，这些模块可以通过查找表（LUT）、移位寄存器等逻辑单元构建。 3. **轮密钥生成器**：根据主密钥生成每轮所需的轮密钥，这通常涉及到一系列的位扩展和异或操作。 4. **接口**：设计输入/输出接口，接收明文数据和密钥，输出密文数据，可能还包括调试信息。 5. **时序优化**：为了达到高速加密，需要考虑时钟周期和逻辑深度，确保所有操作能在规定时间内完成。 在提供的文件"tb"中，"tb"通常代表Testbench，是验证AES-128设计是否正确的测试平台。它会模拟各种输入数据和密钥，检查输出结果是否符合预期，以确保FPGA设计的正确性和性能。 通过这样的工程文件，开发者可以学习到如何在FPGA中实现高效的AES-128硬件加速器，并且可以利用Testbench进行验证，确保其功能正确无误。这种实践对于理解和掌握FPGA开发、密码学以及数字电路设计都具有重要意义。

【MATLAB进行FPGA开发】 MATLAB是一种广泛使用的数学计算和编程环境，而FPGA（Field-Programmable Gate Array）是可编程逻辑器件，常用于实现高速、低延迟的数字电路。将MATLAB与FPGA结合，可以便捷地将复杂的算法转化为硬件实现，提高系统性能。本教程详细讲解了如何利用MATLAB进行FPGA开发，具体涉及以下知识点： 1. **Simulink基础**：Simulink是MATLAB的一个图形化建模工具，用于创建、模拟和分析多域系统。在FPGA开发中，Simulink允许用户通过模块化的方式设计和验证算法，无需编写底层硬件描述语言（如Verilog或VHDL）。 2. **创建流式处理算法**：在FPGA中，流式处理可以提高数据处理速度，因为它允许数据连续流动，无需等待一个处理阶段完成。在Simulink中，可以通过搭建数据流模型来实现这种并行处理。 3. **硬件架构实现**：MATLAB的HDL Coder工具能够将Simulink模型转换为硬件描述语言代码，为FPGA设计提供基础。理解如何配置和优化Simulink模型以适应FPGA架构至关重要。 4. **定点运算转换**：在FPGA中，通常使用定点数而非浮点数，因为定点运算更节省资源且运行更快。MATLAB的定点工具箱可以帮助将算法从浮点转换为定点，同时保持足够的精度。 5. **HDL代码生成**：HDL Coder能自动生成符合工业标准的Verilog或VHDL代码，这些代码可以直接导入到FPGA设计工具（如Xilinx Vivado或Intel Quartus）中。了解如何设置HDL Coder参数以生成高效、优化的代码是关键。 6. **代码综合**：生成的HDL代码需要经过综合过程，这个过程中，编译器会根据FPGA的目标资源和时序要求优化代码。理解综合报告并调整设计以满足性能指标是FPGA开发中的重要环节。 7. **FPGA配置与验证**：综合后的HDL代码需下载到FPGA中，通过硬件测试板进行功能验证。这涉及到JTAG接口的使用、波形调试工具（如 Mentor Graphics ModelSim 或 Xilinx ChipScope）以及性能评估。 在提供的"HDL-Coder-Self-Guided-Tutorial-master"压缩包中，你将找到一系列逐步指导教程，涵盖了以上所有知识点。通过实践这些教程，你将掌握MATLAB与FPGA集成开发的全过程，从设计到实现，再到硬件验证，从而能够自主完成MATLAB算法到FPGA的转化。这不仅对学术研究有益，也对电子工程、通信系统、信号处理等领域的工作大有裨益。

CHIPSCOPE PRO是Xilinx公司为FPGA（Field-Programmable Gate Array）开发者提供的一款强大的内核级调试工具，它极大地简化了FPGA内部逻辑的调试过程。本中文资料详细介绍了CHIPSCOPE PRO的使用方法和功能特性，旨在帮助用户更有效地进行FPGA设计验证。 1. **CHIPSCOPE PRO简介** CHIPSCOPE PRO是Xilinx ISE Design Suite的一部分，它提供了对FPGA内部逻辑的实时监控和调试能力。这个工具允许开发者查看内部信号状态、触发事件、捕获波形，以及对硬件进行深入的分析，从而在设计过程中找出并解决潜在问题。 2. **主要功能** - **信号观察**：通过设置观察窗口，可以直接查看FPGA内部的逻辑信号状态。 - **触发设置**：可以根据特定条件设置触发事件，以便在感兴趣的行为发生时捕获数据。 - **数据捕获**：可以记录和分析FPGA内部的数据流，包括时序分析和数据比较。 - **性能分析**：用于评估FPGA设计的性能，如时钟周期、延时等。 - **IP核心验证**：支持对Xilinx IP核的调试，如DDR控制器、PLL等。 3. **使用流程** - **配置CHIPSCOPE PRO**：在ISE Design Suite中集成CHIPSCOPE PRO，设置需要调试的信号和触发条件。 - **生成BIT文件**：在完成设计后，生成包含CHIPSCOPE PRO代理的BIT文件。 - **下载到FPGA**：将BIT文件下载到目标FPGA，启动调试环境。 - **连接和初始化**：通过JTAG接口或串行通信连接到FPGA，初始化CHIPSCOPE PRO代理。 - **数据采集与分析**：在运行过程中，观察信号状态，触发事件，收集数据，并在波形视图中查看结果。 4. **中文资料内容** 本中文资料详细涵盖了CHIPSCOPE PRO的安装、配置、使用方法，以及常见问题的解决策略。其中，可能会包括如何创建和配置观察点、如何设置触发条件、如何分析捕获的波形数据等内容，同时，还可能提供了实际设计案例来帮助读者更好地理解和应用CHIPSCOPE PRO。 5. **学习资源** "FPGA调试工具chipscope.pdf"这份文档是学习和掌握CHIPSCOPE PRO的重要参考资料，它以中文形式详细阐述了工具的使用，对于不熟悉英文文档的开发者来说，是一份非常实用的教程。 通过深入学习和实践CHIPSCOPE PRO，开发者能够提升FPGA设计的效率，减少调试时间，提高设计的成功率。这份中文资料将帮助你在这个过程中少走弯路，更快地掌握FPGA的调试技巧。

**ispLEVER软件介绍** ispLEVER是一款由Lattice Semiconductor公司开发的专业级综合工具，用于对Lattice的复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）进行设计、仿真和配置。这款软件提供了一整套的开发环境，包括硬件描述语言（HDL）编译器、逻辑综合器、适配器、时序分析器以及配置器，使得用户能够高效地完成从概念到产品的设计流程。 **CPLD与FPGA的区别** CPLD（Complex Programmable Logic Device）和FPGA（Field-Programmable Gate Array）都是可编程逻辑器件，但它们在结构和应用上有所不同。CPLD通常包含较少的逻辑宏单元，适用于简单的逻辑功能实现，如接口控制、时序电路等，其优势在于高速、低功耗和低成本。而FPGA则拥有更复杂的可编程逻辑资源，适用于高性能、高复杂度的设计，如数字信号处理、图像处理等。 **ispLEVER的使用步骤** 1. **项目创建**：在ispLEVER中，首先需要创建一个新的工程，指定目标器件和工作库。 2. **HDL设计**：用户可以使用VHDL或Verilog等硬件描述语言编写设计代码，ispLEVER支持这两种标准的HDL语言。 3. **编译与仿真**：编写完成后，通过软件的编译器进行语法检查，然后进行逻辑综合，将高级语言描述转化为逻辑门级网表。ispLEVER还提供了强大的仿真器，允许在硬件实施前进行功能验证。 4. **适配与优化**：逻辑综合后的设计会进入适配阶段，ispLEVER会根据目标器件的资源自动布局布线，同时进行时序分析和优化，确保设计满足速度和面积的要求。 5. **编程与配置**：生成编程文件，并通过JTAG或SPI等接口将配置数据下载到CPLD或FPGA中，实现硬件功能。 **LatticeEC FPGA Design with ispLEVER** LatticeEC系列是Lattice公司的一款高性能、低功耗的FPGA产品线。ispLEVER在设计LatticeEC FPGA时，除了常规的功能外，还特别强调了功耗管理和设计效率。ispLEVER提供的专用工具可以帮助设计者进行功耗分析，选择最佳的电源管理策略，以适应各种应用场合的需求。 **ispLEVER的特点** - **易用性**：ispLEVER提供了直观的图形用户界面，简化了设计流程，使得初学者也能快速上手。 - **兼容性**：支持多种HDL标准和Lattice全系列的CPLD和FPGA器件。 - **高性能**：内置的时序分析和优化功能，确保设计在满足功能需求的同时，达到预期的性能指标。 - **灵活性**：ispLEVER允许用户自定义设计流程，可以与其他第三方工具无缝集成。 - **全面的文档支持**：ispLEVER使用说明和LatticeEC FPGA Design with ispLEVER等文档为用户提供详尽的指导。 通过ispLEVER，工程师能够充分利用Lattice的CPLD和FPGA的潜力，实现高效、可靠的电子系统设计。对于想要学习或提升在Lattice平台上进行硬件设计的人来说，ispLEVER是一个不可或缺的工具。

利用FPGA和M12T授时型GPS内核构成的IRIG-B编码模块采用M12T的100 pps信号触发IRIG-B编码器，使得编码输出的每个码元上升沿均与GPS模块严格一致，每个码元间隔严格相等，而且每个码元的上升沿均可作为同步参考点。利用FPGA的并发处理能力，使得系统实时性好。本文介绍的基于查找表的B码编码方法和通过查找表的数字调制方法具有占用资源小，设计简单，调制输出高次谐波小，信号边沿稳定等特点。 《基于FPGA的IRIG-B编码器的设计》 在现代科技领域，时间同步技术扮演着至关重要的角色，尤其是在测量、工业控制、电力系统、通信、气象等应用中。IRIG-B编码是一种广泛应用的国际时间同步标准，其编码格式严谨，能够提供精确的时间信息。本文主要探讨的是如何利用Field Programmable Gate Array（FPGA）和M12T授时型GPS内核设计一个高效的IRIG-B编码器。 IRIG-B编码的核心在于每个码元的精确同步和稳定。在这个设计中，编码器由FPGA和M12T授时型GPS内核构成，利用M12T的100 pps（每秒100脉冲）信号触发编码过程。这样，每个码元的上升沿都能与GPS模块严格同步，码元间隔保持恒定，每个上升沿都可作为精确的同步参考点。FPGA的并行处理能力保证了系统的实时性能，使得时间信息的处理和传输更加高效。 FPGA的查找表技术在这项设计中起到了关键作用。基于查找表的B码编码方法不仅占用资源少，设计简单，而且能有效地减少数字调制输出的高次谐波，确保信号边沿的稳定性。通过这种方式，能够精确地实现直流编码和交流调制，生成符合IRIG-B标准的交流码。 系统方案包括一个精准的时基，即M12T授时模块。M12T接收器是摩托罗拉ONCORE系列的一员，具有快速的初次定位和重捕获卫星时间，特别适合需要高定时精度的应用。它能同时跟踪12颗卫星，提供1 pps或100 pps的定时精度，确保了编码器的时间参考点的准确性。 FPGA的选择采用了Altera公司的产品，它在时钟模块的实现中发挥关键作用。通过精确提取M12T的100 pps信号作为码元的起始时刻，并从中恢复1 pps信号作为参考点，确保了每个码元和索引标记的精确时刻。这种方法避免了传统方法中秒脉冲抖动可能导致的码元宽度不准确问题，增强了时间同步和数据采样的同步性。 此外，设计还包括一个数字模拟转换器（DAC），用于将编码后的数字信号转化为模拟信号输出，以便于物理链路的传输。同时，系统还提供了RS-232串行口输出和时间码显示功能，方便用户读取和使用时间信息。 总结来说，本文提出的基于FPGA的IRIG-B编码器设计巧妙地结合了GPS授时技术和FPGA的并行处理能力，实现了高效、精确的时间编码。这种设计不仅适用于各种需要时间同步的系统，还为未来的时间同步技术发展提供了新的思路和参考。

改资源为作者在写LVDS学习笔记之lvds_transceiver设计及仿真时所用到的工程，文件中包含了所有文件，读者可根据自己的需求进行改动，以达到自己的目的。

《基于FPGA的AC-AC谐振变换器实现》 文章探讨了一种创新的非接触电能传输系统中的核心技术——AC-AC谐振变换器，它能够实现从低频到高频的直接转换。这种变换器的恒幅控制策略是其核心，通过分析其运行模式，设计了一个基于Field Programmable Gate Array（FPGA）的控制系统，进而通过实验验证了这一方案的可行性。 非接触电能传输系统主要依赖高频交变磁场来传递能量，而FPGA因其可编程性和高效率，成为实现AC-AC谐振变换器控制的理想选择。在能量注入式AC-AC谐振变换器的拓扑结构中，四个MOSFET开关管与反并联二极管及RLC串联谐振网络共同作用，形成能量注入和回馈的双向流动。在不同的输入电压极性下，电路会经历能量注入、自由谐振和能量回馈三种工作模态，以实现电能的高效传输。 为了确保系统在零电流开关（Zero Current Switching，ZCS）模式下运行，并维持输出谐振电流的恒定幅值，文章设计了一个基于FPGA的双闭环控制系统。内环检测谐振电流的过零点，实现ZCS软开关，外环则通过误差比较器调整输出电流，以保持其在设定范围内。这种控制策略确保了系统在不同工作模态下的稳定运行。 具体到硬件实现，文章采用了Altera公司的EP2C5T144C8 FPGA芯片，设计了控制电路板，其中包括三路输入信号处理：50 Hz交流电源过零信号、谐振电流过零信号和误差信号。高速比较器LM319用于检测电流峰值，高速光耦隔离器件6N137则提高了隔离驱动电路的抗干扰能力和响应速度。FPGA根据设定的开关控制逻辑，实时调整MOSFET的状态，从而控制谐振电流峰值。 控制算法流程设计是系统的另一关键部分。通过对谐振电流峰值、电流方向和50 Hz低频信号方向的连续检测，系统能够在不同工作模态间切换，以保持输出电流的恒幅特性。实验结果表明，无论在空载还是10 W负载条件下，基于FPGA的谐振变换器都能有效维持谐振电流峰值的稳定性。 本文深入研究了基于FPGA的AC-AC谐振变换器的实现，通过精确的控制策略和硬件设计，实现了非接触电能传输系统中高效稳定的电流传输。这种方法对于优化能源转换效率，提升非接触电能传输系统的性能具有重要意义。

STM32F4系列是基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，广泛应用于嵌入式系统设计。在本文中，我们将深入探讨如何使用STM32F4的FSMC（Flexible Static Memory Controller）接口与FPGA（Field-Programmable Gate Array）进行16位数据总线交互，模拟ZYNQ SoC中的PS（Processing System）与PL（Programmable Logic）通过AXI（Advanced eXtensible Interface）进行通信的方式。 FSMC是STM32F4微控制器提供的一种灵活的静态存储器控制器，它能够支持多种类型的外部存储器，如SRAM、NOR Flash等。在与FPGA交互时，FSMC可以通过配置其接口来模拟不同的总线协议，比如16位的数据总线宽度，这与ZYNQ SoC的PS与PL之间AXI总线的交互类似。 ZYNQ SoC是由Xilinx公司推出的集成了处理系统和可编程逻辑的片上系统，其中PS负责处理复杂的计算任务，而PL则可以定制化实现各种硬件加速器。在ZYNQ中，PS与PL之间的通信通常通过高速的AXI接口进行，该接口支持多通道、多数据宽度，以及事务级的通信协议，能够高效地传输大量数据。 在STM32F4上实现类似的交互，我们需要配置FSMC的参数以匹配FPGA的接口需求。这包括设置数据线宽度、地址线宽度、等待状态、读写时序等。此外，还需要编写相应的控制逻辑，使得STM32F4能够正确地发出读写命令，并接收FPGA返回的数据。 FPGA开发方面，我们需要设计一个接口模块，该模块能够识别并响应STM32F4通过FSMC发送的命令。FPGA的接口模块应包含接收和发送数据的逻辑，以及处理控制信号（如读/写使能、片选信号等）的电路。在处理数据交互时，需要确保与FSMC的时序协调一致，避免出现数据丢失或错误。 在实际应用中，我们可能还会遇到一些挑战，例如信号同步问题、电气特性匹配、以及错误检测和恢复机制。为了解决这些问题，我们可以使用同步电路、信号调理电路，以及在软件层面实现错误检查和重试机制。 为了进行实践操作，提供的"28_fsmc"文件很可能包含了一部分示例代码或项目文件，用于指导如何配置FSMC和FPGA接口。这些资源可以帮助我们更好地理解和实现STM32F4与FPGA的交互。 STM32F4使用FSMC与FPGA进行交互是一种常见的嵌入式系统设计技术，它涉及到微控制器的外设配置、FPGA的设计和两者之间的时序协调。通过这样的交互，我们可以利用FPGA的灵活性来实现高性能的计算任务，同时利用STM32F4的低功耗和易用性进行系统控制，从而构建出功能强大且高效的嵌入式系统。

在电子设计领域，FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它允许用户根据需求自定义硬件电路。本篇文章将深入探讨基于FPGA的HDMI（High-Definition Multimedia Interface）显示系统的设计与实现，为读者提供一个全面的理解。 一、FPGA在HDMI显示系统中的应用 FPGA的优势在于其灵活性和高性能，使得它成为构建复杂数字系统的理想平台。在HDMI显示系统中，FPGA可以承担多种功能，包括信号接收、解码、时钟恢复、数据分配以及视频处理等。通过利用FPGA的并行处理能力，可以实现高效、实时的视频信号处理，确保高质量的图像输出。 二、HDMI技术简介 HDMI是一种数字接口标准，用于传输未压缩的音频和视频信号，具有高带宽、低延迟、无损失传输等优点。HDMI接口支持多种分辨率，包括高清、超高清甚至4K、8K等，同时还支持多种音频格式，提供一站式解决方案。 三、HDMI显示系统设计 1. 接收端设计：FPGA通过接收HDMI输入信号，首先进行TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）解码，将差分信号转换为数字数据。然后，FPGA内部的PLL（Phase-Locked Loop）模块用于恢复时钟，确保数据正确同步。 2. 视频处理：FPGA可以对解码后的视频数据进行各种处理，如色彩空间转换、缩放、去隔行等。这些处理可根据应用需求定制，例如，将RGB信号转换为YCbCr以节省带宽，或者将不同分辨率的信号调整到统一输出。 3. 输出端设计：处理后的视频数据通过FPGA内部的编码器重新打包成TMDS信号，再通过HDMI输出接口发送出去。同时，FPGA还需要处理音频信号，确保与视频同步输出。 四、实现过程与挑战 1. IP核开发：在FPGA设计中，通常需要使用预定义的IP核，如HDMI接收器和发送器。开发或选择合适的IP核是关键步骤，它们需要兼容HDMI规范，并能稳定工作。 2. 时序分析与优化：FPGA设计中时序是关键。需要通过仿真和时序分析确保所有信号都能在正确的时钟周期内完成传输，以满足HDMI协议的严格要求。 3. 调试与测试：实现过程中，必须对系统进行全面的功能和性能测试，包括信号完整性、兼容性以及稳定性。这可能涉及到专用的HDMI测试设备和复杂的调试流程。 五、总结 基于FPGA的HDMI显示系统设计是一项技术密集型任务，涉及硬件描述语言编程、数字信号处理、时序分析等多个方面。通过熟练掌握FPGA技术和HDMI协议，工程师能够构建出高度定制、高性能的显示系统，广泛应用于多媒体设备、嵌入式系统、教育科研等领域。通过不断的实践和学习，开发者可以应对这一领域的各种挑战，实现创新的设计。

基于Intel（Altera）的Quartus II平台FPGA的任意字节数的UART（串口）发送工程源码： 1、详细的仿真TB文件； 2、单字节 起始位1bit，数据位8bit，停止位1bit，无奇偶校验； 3、通过参数化设置，可实现任意字节数的UART发送； 4、详细的说明文件请参考本人博文《https://wuzhikai.blog.csdn.net/article/details/126093301》。