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基于手势信息的便携式无线加密传输系统
来源:本站整理  作者:佚名  2009-04-08 13:46:40



  图3.1说明了各个子模块的逻辑关系和使用时的数据流,其中Twofish加解密算法是系统核心,占用FPGA内部接近40%的逻辑资源,其它部分占30%左右。

  3.2  Twofish算法

  Twofish算法是由美国的Bruce Schneier等创建的优秀算法,是AES的候选算法之一。Twofish算法是典型的分组加密算法,加密时它将明文按一定的位长分组,明文和密钥的全部经过加密运算得到密文。解密时密文和密钥经过解密运算,还原成明文。Twofish的算法采用的明密文分组长度为128bit, 支持128bit、192bit、256bit的密钥长度。

四 硬件系统实现

  硬件系统主要包括Spartan-3E嵌入式平台,自制电源模块和手势信息采集模块,辅以无线传输,液晶显示,键盘等子模块,硬件系统框图如图4.1所示。

4.1 核心FPGA

  硬件系统核心为Spartan-3E系列的50万门FPGA,型号为XC3S500E-4FG320C,有1万多个逻辑单元和232个用户I/O,对其进行编程,可实现系统功能。

 4.2 功能模块

  功能模块主要包括电源模块、手势信息采集模块和其它辅助模块。

  4.2.1 电源模块

  电源模块的主要作用是使系统具有便携性。

  系统选用+8V锂电池供电,经各电平转换芯片为各模块供电。系统选取LM2596T-5.0开关电源调节芯片,将+8V电源输入转换为+5V电源输出,为Spartan-3E开发板、数据输入模块、液晶显示模块供电。而无线模块工作时对电源稳定性要求较高,故选取7805稳压芯片将+8V电源输入转换为+5V电源输出,为其供电。

  4.2.2 手势信息采集模块

  手势信息采集系统的功能是将手势信息转换为FPGA可处理的数字信息,包括数据输入、模数转换和电平转换三部分。

  数据输入部分采用弯曲传感器(Flex Sensor)来“感知”手势信息。弯曲传感器是利用其阻值变化来反映自身弯曲程度的传感器件。

  弯曲传感器固定在一副手套的8个手指上,分别为左右手的食指、中指、无名指和小拇指。根据实验测得的数据,手指平直时传感器阻值约为10K,弯曲时传感器阻值大于15K,故选取10K的电阻,与其串联,构成分压电路,分压电路端电压为5V。将传感器的阻值变化转换为电压变化,供A/D转换。此外,外设一开关,用来作为FPGA控制采样信号的产生。

  模数转换电路选用ADC0809,供电为+5V,选取基准电压Vref+为+5V,Vref-为0V。

  ADC0809的高电平为+5V,而FPGA的I/O接口的高电平为+3.3V,故ADC0809与FPGA之间需要电平转化电路。选取74LV4245作为电平变换器件,可以完成5V至3V的电平双向转换,通过DIR引脚控制传输方向,引脚控制输出使能。

  控制信号和数据信号通过Spartan-3E开发板的扩展接口与外部电路相接,这样,当手势信息变化时,FPGA就可以控制模数部分工作,读入手势信息。

  4.2.3 其它功能模块

  其他功能模块包括模液晶显示、无线传输、键盘输入、开关控制等。

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