基于TMS320VC5410的DES加密系统设计
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通过TMS320VC5410发送读卡命令和所要读取内容的地址(N=0，…，255)后，在CLK信号的作用下卡片将主存储器中的数据按比特移至I／O 引脚发送至DSP内存中。读取数据完成后，额外的一个时钟信号将使I／O引脚变为高阻状态，卡片退出输出模式等待接收新的指令，也可以用Break条件 (在CLK为低时，把RST信号由低电平变为高电平状态)结束此次操作。
图5显示了TMS320VC5410对SLE5542卡片读卡程序的调试结果，为了验证读卡功能的实现，系统读取了卡片中的所有字节的内容。其中前8个字节为‘A2131091FFFF8115’为IC卡的厂商标识；之后地址8～20的13个字节全为‘FF’是写保护区；地址21～26是6个字节的用户代码‘D27600000400’，之后又是5个字节的写保护区；从地址32～255之间的数据是用户数据区，可以在这些地址里存放加密系统的密钥和其他的用户信息。
3．2 PC通信软件设计
3．2．1 MeBSP0的初始化配置
首先通过SPCR1O=0x0000，SPCR20=Ox0000把RRST与XRST位设置为‘O’，使串口复位。设置PCR0=0x0BOC；采样率由DSP内部产生，接收与发送帧同步信号为低有效，时钟上升沿发送数据、下降沿接收数据。其次通过接收控制寄存器RCR1O(子地址为02h)和 RCR20(子地址为03h)来对DSP串口接收模式进行设置，令RCR10=0x0940；RCR20=0x0004；接收帧长度10字、每字16 bit，忽略除第一个帧同步后的其他帧同步信号。通过传输控制寄存器XCR10(子地址为04h)和XCR20(子地址为05h)来对DSP串口发送模式进行设置，令XCR10=0x0940；XCP20=0x0004；使数据的发送与接收模式一致。另外，采样率发生器控制寄存器SRGR10(子地址为 06h)和SRGR20(子地址为07h)控制采用率发生器的工作模式。本系统中选择PC机的串口工作波特率为38 400，采样率发生器计算公式为：
CLKGDV=CPU工作频率／(16x波特率)-1
由于TMS320VC5410工作频率为100 MHz，因此CLKGDV=100 000 000／(16x38 400)-1=161，设置SRGR1=0x00A1，SRGR2=0x2000；最后通过SPCR1=0x0001，SRGR2=0x2000；对串口使能，处于可操作状态，至此完成了McBSPO的初始化配置。
3．2．2 数据格式的统一
DSP通过McBSP0接收外界PC机数据采用中断方式。这里为了实现TMS320VC5410同步串口与PC机异步串口通信时数据格式的统一，把 McBSP的1个16位字等效为PC机串口传送的1个8N1模式数据(1个起始位+8个数据位+1个停止位)的1位。PC机串口每发送1个位的数据，DSP采样16次暂存数据接收寄存器DRR10(地址为21h)中。例如PC机通过RS232串口传送数据为‘1’，则DRR10经过16次采用后接收一个字的数据为‘FFFFh’，同理若前者后‘0’，则后者为‘0000h’。之后触发McBSPO串口接收中断，DSP执行中断服务程序将DRR1O 中的有效数据(除去起始位和停止位)取走至内存中，并对计数器加1。当接收到一个完整的帧后，DSP置串口数据解码标志位为‘1’，DSP开始运行解码程序，将‘FFFFh’和‘0000h’分别等效为一个比特位‘1’和‘0’，从而恢复出原始的数据帧。
当DSP对接收到的数据完成加密之后需要反馈输出，TMS320VC5410串口数据向PC机发送的过程与数据接收的过程正好相反。每帧数据都需要进行串口编码之后通过数据发送寄存器DXR1O(地址为23h)发出。即把8位有效数据中的‘0’编码为‘0000h’，‘1’编码为‘FFFFh’，按照从低位到高位的顺序重新排列编码后的数据，并在帧首和帧尾分别添加起始位‘0000h’和结束位‘FFFFh’，将每组10个数据作为一帧信号发出。
图6显示了本文设计的加密系统的实验结果。通过PC机和RS-232串口发送字符‘11112222’的十六进制形式为‘3131313132323232’共64 bit，TMS320VC5410接收到64 bit明文数据后，通过读取IC卡中的64 bit密钥‘310000000000031’并对明文进行DES加密后，输出密文的十六进制形式为‘96B466D634DE9A2D’。结果显示系统工作稳定可靠，符合设计要求。
4 结论
本文采用SLE5542型IC卡存储密钥，TMS320VC5410中的McBSP引脚与卡片触点连接并实现对卡片的应答复位和内容的读取，同时通过RS2 32串口与个人PC机实时交换数据，接收PC机发送的明文并对其DES加密后反馈输出。由于McBSP的工作机制是同步串口，把其当作通用I／O口和异步串口使用时必须注意内部寄存器的设置和输入输出方向的设定。经软硬件调试，实验结果表明该方案完全可以满足大数据量的加密，合理使用了硬件资源，可以进一步升级扩展作为数据采集保密系统的加密模块。
本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/156883.htm
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