基于DSP的混沌图像加密系统的实现

论文摘要

随着网络的发展和信息处理技术的提高,大量的数字图像信息在网络上传输,因此保证这些信息的安全是非常重要的。对图像进行加密是保证图像信息安全的重要手段之一。在以往的图像加密算法中,混沌系统表现出了很好的优越性。与传统的软件加密相比,硬件加密具有速度快、独立于PC机运行、安全性好等优点。本文论述的是基于DSP的混沌图像加密系统的实现方法,从算法设计、硬件和软件设计三方面对系统进行了详细的论述。在算法设计方面,本文首先介绍了混沌系统理论和混沌加密的基本原理及方法,对混沌加密技术及其在图像加密中的应用进行了系统分析。本文选用Logistic映射作为研究的出发点,在利用仿真实验分析了Logistic映射的加密特性之后,指出了低维混沌系统存在的安全性问题。超混沌系统的应用是现代保密研究的热点之一,基于对超混沌广义Henon映射的分析,本文提出了一种改进的混合系统加密算法。仿真分析和加密结果表明,该算法具有密钥空间大,信号复杂度高,加密效果好等优点,适合在硬件平台上进行图像加密。硬件设计是本论文的重点。本文首先介绍了DSP技术及其应用,然后在分析了TMS320VC5416结构特点的基础上,对以TMS320VC5416为核心构建的图像加密系统进行了详细分析,给出了系统的工作原理。系统硬件结构主要由DSP最小系统电路、USB接口电路、Flash接口电路和电源电路四部分组成。本文从这四方面对相关的设计思想、电路结构、工作原理等进行了详细论述。本文对混沌图像加密系统的软件设计也作了详细的分析。软件设计分为DSP程序设计、USB芯片固件程序、USB设备驱动程序和主机应用程序四个部分。本文详细地介绍了DSP程序和USB芯片固件程序的设计开发过程、实现功能和程序流程图,简要分析介绍了USB设备驱动程序和界面应用程序的工作机理和编程方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 图像加密的现状及发展趋势
• 1.3 本课题的设计思路
• 2 混沌图像加密技术总论
• 2.1 混沌和混沌系统
• 2.1.1 混沌的基本概念
• 2.1.2 混沌的特征
• 2.1.3 混沌系统的判别
• 2.2 混沌加密的基本原理和方法
• 2.2.1 混沌加密的基本原理
• 2.2.2 混沌加密的一般步骤
• 3 混沌图像加密系统的算法设计
• 3.1 基于Logistic映射的加密算法
• 3.1.1 Logistic映射特性
• 3.1.2 加密算法仿真
• 3.1.3 性能分析
• 3.2 混合混沌系统加密算法
• 3.2.1 广义Henon映射特性
• 3.2.2 混合系统加密算法仿真及DSP实现
• 3.2.3 性能分析
• 4 基于DSP的混沌加密系统的硬件设计
• 4.1 DSP概述
• 4.1.L DSP系统特点
• 4.1.2 DSP芯片的选型
• 4.1.3 DSP系统设计流程
• 4.2 系统设计原理
• 4.2.1 TMS320VC5416芯片介绍
• 4.2.2 系统原理框图
• 4.3 DSP最小系统电路
• 4.3.1 复位电路
• 4.3.2 时钟电路
• 4.3.3 JTAG仿真接口
• 4.3.4 多余引脚处理
• 4.4 USB接口电路
• 4.5 Flash存储器电路
• 4.6 电源电路
• 4.7 PCB设计
• 5 基于DSP的混沌加密系统的软件设计
• 5.1 DSP程序设计
• 5.1.1 DSP程序开发流程
• 5.1.2 CCS集成开发环境
• 5.1.3 DSP程序设计
• 5.1.4 Bootloader自举引导
• 5.2 USB芯片固件程序设计
• 5.2.1 USB2.0协议
• 5.2.2 CY7C68001程序设计
• 5.2.3 固件程序流程
• 5.3 USB设备驱动程序设计
• 5.3.1 设备驱动程序概述
• 5.3.2 驱动程序的组成
• 5.3.3 CY7C68001的USB驱动程序功能
• 5.3.4 驱动程序安装
• 5.4 界面应用程序设计
• 结论
• 参考文献
• 附录A 混沌图像加密系统的电路图和实物图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢