引言

今天繼續(xù)常春藤名校之一——康奈爾大學的FPGA課程ECE 5760典型案例分享：基于DE1-SOC開發(fā)板的Chirikov標準映射求解器。

1. 項目概述

項目說明

該項目是在友晶DE1-SOC開發(fā)板實現(xiàn)Chirikov標準映射的求解器，并將其應用于圖像加密和解密的概念驗證。

2. Chirikov標準映射求解器模型

Chirikov的標準映射的求解器模型由Boris Chirikov于1969年首次引入，標準映射是一個離散時間的哈密頓動力系統(tǒng)，由以下方程組描述：

以及逆映射方程描述：

這種可逆性使我們能夠利用標準映射來實現(xiàn)加密/解密方案。（更細節(jié)的描述可參考該項目網址）

3. 工程設計

該工程包含F(xiàn)PGA端設計和HPS端設計。

首先迭代器在FGPA上實現(xiàn)，因為這個計算可以通過狀態(tài)機去輕松實現(xiàn)。

FPGA中還實現(xiàn)了第二個狀態(tài)機，連接到一個具有640x480個元素、8位寬的VGA內存的M10k塊。這個狀態(tài)機控制迭代器并根據指示寫入內存。

在HPS（ARM Cortex-A9 hard IP）上，主要通過PIO通道控制頂層狀態(tài)機從而控制輸入和輸出到迭代器。該項目包含三個程序，第一個是交互式演示，使用多線程程序來輪詢鼠標輸入并觸發(fā)迭代器；第二個自動化演示，去掉了鼠標事件輪詢，并用一個自動化的嵌套循環(huán)來迭代K并選擇100個偽隨機點；第三個是加密演示，C程序被修改為僅將像素數據發(fā)送到FPGA以寫入圖像。該程序使用命令行參數來設置各種參數。