图2-1系统硬件实现框图

       图2-1是为了实现加密算法的硬件框图。计算机通过它的串口和FPSLIC的通信端口UART0相连，用来进行数据的传送和接收。FPSLIC通过AVR的通信端口等待接收主机传来的信息，通过内部的下载程序将数据进行处理，最后再传回到主机上。图2-1中FPGA是一个计数器，此计数器一上电就从0计数，并用进位输出信号产生一个AVR中断，即进位输出信号RCO连接到AVR的中断信号INTA0。当AVR接收到由计数器的进位信号产生的中断时，则执行INTA0的中断服务程序(ISR)。在此期间，AVR就给INTA0产生的次数计数，并把它放到8位的AVR-FPGA数据总线上，这时就会触发AVR的写使能信号(FPGA的aWE信号端)和FPGA的I/O SELECT0信号(FPGA的LOAD信号端)，同时从AVR——FPGA数据总线上将数据载入计数器。数码管的各极连接在实验板上的可编程端口，通过引脚配置用来显示数据。LED指示灯在AVR I/O输出的D口，直接将数据通过命令PORTD来显示。FPGA的时钟通过GCLK5选自AVR单片机的时钟。我们以DES数据加密为例，由仿真试验可以得出DES加密的速率为57.024 kbit/s,它大于串口的最大速率19.2kbit/s，因此可以实时进行数据的加密操作。

一个典型的FPSLIC设计通常应该包括以下几个步骤：

       1.    利用联合仿真软件建立一个FPSLIC工程。 

       2.    预先建立一个AVR软件仿真程序文件。

       3.    预先建立一个FPGA的硬件仿真程序文件。

       4.    设置和运行AVR-FPGA接口设计。

       5.    运行布局前的联合仿真Pre-layout Converification（这一步是可选择的）。

       6.    运行Figaro-IDS进行FPGA的布局布线。

       7.    运行布局后的联合仿真Pos-layout Converification（这一步是可选择的）。

       8.    器件编程数据下载与实验验证。    

        我们以DES数据加密为例，(新建的工程名为lab1.apj,AVR仿真程序文件为desjiami.asm，FPGA的硬件仿真程序为Count.vhdl)。

       2.2 编译AVR的仿真程序软件  

       (以上程序代码是整个仿真的程序框架，最主要的是对接口进行初始化和对发送和接收部分进行设置，以便进行串口的通信)

       2.3器件编程与试验验证

       1.    将下载电缆ATDH2225的25针的一端从计算机的并行口接出，令一端10针扁平线插入ATSTK94实验板的J1插头上。下载电缆的标有红色的线和J1插头的第一脚连接。

       2.    因为要和计算机串口进行通信，因此要制作一个串口连接电缆，其九针连接电缆的连接关系如下图2-2。电缆一端连接在计算机的任意串口上，另一端连接在实验板上的UART0上。连接电缆只需要连接三根线，UART0的2端连接在FPSLIC的发送端，因此它和计算机的串口2端(接收数据端)相连。UART0的3端连接在FPSLIC的接收端，因此它和计算机的串口2端(发送数据端)相连。

                                           图2-2  串口通信连接指示图  3.    选择4MHz时钟，即在实验板上将JP17设置在靠近板子内侧位置，而将JP18不连接，也就是将其连接跳线拔掉。

       4.    将直流9V电源接头插入ATSTK94实验板的电源插座P3上。

       5.    将实验板上的开关SW10调至PROG位置。开关SW10有编程(PROG)和运行(RUN)两种连接。在编程位置，用户可以通过下载电缆和下载程序软件CPS,将System Designer生成的FPSLIC数据流文件给配置存储器编程。在运行位置，FPSLIC器件将载入数据流文件并运行该设计。 

       6.    打开电源开关SW14,即将它调整到ON位置。这时候实验板上电源发光二极管（红色）发光，表示实验板上已经上电。这样，硬件就连接完毕，等待下一步的数据下载。

       7.    单击OK按钮，即生成数据流文件，它将下载到ATSTK94实验板的配置存储器中，这时，Atmel的AT17配置可编程系统(CPS)窗口被打开，如下图2-3，并自动给器件编程。

                                                 图2-3  FPSLIC控制寄存器设置对话框

       在Procesure下拉列表框中选择/P Partition,Program and Verify from an Atmel File。在Family下拉列表框中选择AT40K/Cypress,在Device下拉列表框中选择AT17LV010(A)(1M)。其余采用系统的默认值。然后点击Start Produce按钮，如果电缆等硬件设置正确，那么程序将下载到实验板上。

       8.     将开关SW10调至RUN位置，打开串口调试程序Accesspot129软件。对于Accessport129的设置为：串口为COM1(根据用户选择的计算机端口来设定),波特率：9600，校验位：NONE，数据位为8 ，停止位选择1，串口开关选择开；

       3  试验结果：

       图3-1中，下面方框中是要输入的64比特的明文，(程序中输入的明文为0123456789ABCDEF),当这64个比特的数据全部输入完毕后，点击发送按钮，在软件上方的数据接收端显示出经过DES算法加密后的密文(85E813540F0AB405)。通过硬件实现的的结果和实际仿真结果是完全一致的。同时通过数码管也分别显示出最后的加密数据。至此整个硬件试验结束。