基于TMS320DM643的信息采集、传输与加解密系统设计

论文摘要

本论文的任务是研制基于TMS320DM643的用于文本、音频、图像、视频的网络传输与加解密的系统,包括硬件平台和软件平台的设计,并在该平台上实现信息采集、DES/RSA加解密以及网络传输。同时完成了H.264视频压缩算法的移植,以减小加密的数据量。该系统结构紧凑、可扩展性较强,可应用于数字相机、视频监控、可视电话等场合。论文主要内容概括如下:首先,论文阐述了信息安全的重要性、密码学史、密码学在视频领域的应用和嵌入式系统的发展前景。其次,论文基于TMS320DM643搭建了信息采集、网络传输与加解密硬件平台,该平台包括对文本、图像、音频和视频加密/解密部分。经编程测试,该平台各部分运行良好,达到设计要求。第三,在硬件基础上,利用DSP/BIOS工具和TI公司的参考构架(ReferenceFramework 5)设计了系统的软件平台,实现系统的软硬件可靠稳定地运行,完成了信息的采集、传输和重放。第四,在该系统上正确地移植了RSA、DES加密算法,在系统平台上实现了文本、音频、图像、视频信息的加密和解密。最后,系统移植了视频压缩编码H.264算法,并进行了相应的优化,提高了算法的编码性能,在此基础上对视频DC系数进行了加密。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 信息安全技术
• 1.1.1 信息安全的重要性
• 1.1.2 密码学史
• 1.1.3 密码学在视频领域应用
• 1.2 嵌入式的应用与发展前景
• 1.3 本文的任务与结构
• 2 系统硬件设计
• 2.1 系统整体架构
• 2.2 系统主控模块
• 2.2.1 系统主控芯片
• 2.2.2 DM643与SDRAM的接口
• 2.2.3 DM643与FLASH接口
• 2.3 文本加解密硬件模块设计
• 2.4 音频加解密硬件模块设计
• 2.4.1 多通道缓冲音频串行口（McASP）
• 2.4.2 音频输入输出通道设计
• 2.5 图像、视频加解密硬件模块设计
• 2.5.1 图像、视频加解密硬件平台框架
• 2.5.2 视频端口（VP）
• 2.5.3 视频输入通道VP0与TVP5150接口设计
• 2.5.4 视频输出通道VP2与SAA7105接口设计
• 2.6 系统网络接口设计
• 2.6.1 以太网访问控制器（EMAC）与数据输入输出管理模块（MDIO）
• 2.6.2 DM643与BCM5521接口设计
• 2.7 人机接口控制电路接口模块
• 2.8 系统电源和复位设计
• 3 系统软件设计
• 3.1 系统软件整体设计
• 3.2 eXpressDSP软件技术
• 3.2.1 DSP/BIOS的应用
• 3.2.2 芯片支持库（CSL）
• 3.2.3 系统参考构架5 （Reference Framework Level 5, RF5）
• 3.3 音频软件的开发
• 3.3.1 音频驱动的开发
• 3.3.2 音频采集播放任务的软件设计
• 3.4 图像、视频采集与显示软件设计
• 3.4.1 视频端口驱动
• 3.4.2 图像与视频采集任务设计
• 3.4.3 图像与视频显示任务设计
• 3.5 网络传输软件设计
• 3.5.1 网络开发包（NDK）
• 3.5.2 网络收发任务设计
• 3.6 上位机文本收发软件设计
• 4 加密算法及移植
• 4.1 系统采用的加密算法
• 4.1.1 DES加密算法
• 4.1.2 RSA加密算法
• 4.2 加密方法的选择与移植
• 4.3 系统实验结果
• 4.3.1 文本加解密结果
• 4.3.2 图像加解密结果
• 4.3.3 音频加解密结果
• 4.3.4 视频加解密结果
• 5 H.264移植及优化
• 5.1 H.264算法特点
• 5.2 H.264的结构
• 5.2.1 H.264的档次
• 5.2.2 H.264编码数据格式
• 5.2.3 H.264编码原理
• 5.3 H.264在系统中的优化
• 5.3.1 算法在CCS上的移植
• 5.3.2 代码的项目级优化
• 5.3.3 代码的C语言级优化
• 5.3.4 代码的汇编级优化
• 5.4 优化和加密结果
• 6 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A 原理图
• 附录 B 实物图