應(yīng)用于ZigBee SoC的低功耗AES IP核設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、基于ZigBee協(xié)議的無線傳感網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)控、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,其重要組成部分是節(jié)點芯片ZigBee SoC。ZigBee SoC具有非常有限的能耗和軟硬件資源,而且由于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信的開放性,給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及節(jié)點自身的數(shù)據(jù)傳輸也帶來一系列的安全性問題。因此,為ZigBee SoC設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低功耗、小面積的安全AES IP核具有非常重要的意義。
　　論文的主要工作是在課題組研制的具有AMBA總線架

2、構(gòu)的ZigBee SoC基礎(chǔ)上,基于IEEE802.15.4 AES CCM*安全體系結(jié)構(gòu),研究AES中S-盒、輪變換和控制器等主要模塊的低功耗設(shè)計方法,并設(shè)計實現(xiàn)低功耗AES IP核。論文首先研究基于查找表、復(fù)合域以及DSE三種不同結(jié)構(gòu)的S-盒性能,并在復(fù)合域的S-盒設(shè)計中,提出了一種多因子CSE算法來優(yōu)化S-盒的面積和延時。其次,在充分研究分析輪變換運算基本流程的基礎(chǔ)上,利用DSE方法翻轉(zhuǎn)率較低的優(yōu)點,結(jié)合輪變換T-盒分解方法設(shè)計了

3、低功耗輪變換電路;同時,研究了數(shù)據(jù)總線位寬對輪變換電路性能的影響,設(shè)計了一種32比特輸入8比特輸出混合總線結(jié)構(gòu),進一步減小了輪變換電路的功耗。最后,論文提出基于查找表的AES控制器設(shè)計方法,取代傳統(tǒng)的狀態(tài)機設(shè)計方式,降低了AES控制器的功耗。
　　基于Synopsys DC平臺與SMIC0.18μm工藝庫,對本文優(yōu)化與設(shè)計的低功耗AES加密器進行綜合,結(jié)果顯示,優(yōu)化后的加密器面積為212464.78μm2,在10MHz的頻率下功耗