[发明专利]一种基于云端加密的FPGA动态配置系统

说明书

本发明涉及FPGA、微处理器、FPGA的动态配置、FPGA的加密配置、云端加密，特别是涉及一种通过云端加密，由微处理器通过云端获取加密的配置数据，并使用内置在微处理器的解密算法进行解密，然后用解密后的数据来对FPGA进行动态配置的FPGA动态配置方法。本发明将FPGA的配置数据存储于云端，进行严格保护；由微处理器从云端通过加密通道获取数据，将加密数据解密后再用于FPGA的配置；既实现了最大限度的对配置数据进行保护，防止非法获取和使用，又实现了能够对FPGA进行远程动态配置，达到了保密效果好又能灵活配置的效果。

技术领域

本发明涉及FPGA、微处理器、FPGA的动态配置、FPGA的加密配置、云端加密，特别是涉及一种通过云端加密，由微处理器通过云端获取加密的配置数据，并使用内置在微处理器的解密算法进行解密，然后用解密后的数据来对FPGA进行动态配置的FPGA动态配置方法。

背景技术

FPGA器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵。FPGA的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。FPGA的设计流程包括算法设计、代码仿真以及设计、板机调试，设计者以及实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HD编写设计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板机调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中。PFGA广泛应用于各种需要进行大量数据处理和并行运算的电子系统中。

在FPGA的应用系统中，每次上电后，都需要通过专门的配置方法，将配置数据传输给FPGA芯片，传输完成后，FPGA芯片才能实现预定的逻辑功能。FPGA的配置方法有多种，其中：下载线模式是通过JTAG下载线将sof文件下载到FPGA内部的RAM内部进行运行，掉电程序丢失，主要用于前期的调试阶段；外部Flash配置模式是将sof文件下载外部Flash中，上电FPGA主动去读取Flash加载程序的方式，掉电程序不丢失；外部微处理器配置模式是用外部微处理器来给FPGA发送配置数据。

在上述几种FPGA配置方式中，都存在如何防止配置数据被非法获取，导致研究成果泄露的问题。如果能够采用基于云端加密的FPGA动态配置方法，配置数据存储于云端，被严格保护；在上电配置的时候，由微处理器从云端通过加密通道获取数据，将加密数据解密后再直接用于FPGA的配置；则能够最大限度的对配置数据进行保护，防止非法获取和使用。

发明内容

本发明的目标是，将FPGA的配置数据存储于云端，进行严格保护；在FPGA上电配置的时候，由微处理器从云端通过加密通道获取数据，将加密数据解密后再用于FPGA的配置；从而实现最大限度的对配置数据进行保护，防止非法获取和使用的目的。

本发明使用了一个加密的云端服务器，该服务器配置了一个通信管理APP，存储了加密的FPGA配置数据文件。服务器的信管理APP提供了加密的访问接口，供远程客户端通过加密协议来获取数据。

本发明使用微处理器通过Internet网络来从云端服务器获取数据。获取数据的过程包括两个阶段，第一个阶段是使用内置的加密协议传输通信密钥；第二个阶段是使用通信密钥来传输FPGA配置数据。

本发明使用的微处理器，内置了对称加密解密协议，用于进行通信密钥的解析。内置了非对称加密解密协议，用于进行FPGA配置数据的解析。

本发明由微处理器通过Internet网络来从云端服务器获取数据，再通过解密算法完成数据解密，并将解密后的FPGA配置数据存储在微处理器的内存中，然后分块将FPGA配置数据配置到FPGA中。

本发明采用了微处理器直接进行FPGA配置的工作方式，结合使用微处理器的GPIO对FPGA可以灵活地控制，实现全局或部分的配置更新，也可以实现运行态配置，达到了动态配置的目的。