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在部队的日常飞行及战备训练中,机场塔台指挥室及时、准确地得到各战斗飞机的相关飞行数据对于任务的完成起着极其重要的作用。由于机堡位置相对分散,需要指派专人到各机堡拷贝所停放飞机的飞行数据,这样一来,给飞行数据的安全、及时获得带来了极大的困难。
现场总线是应用在现场设备之间实现串行数字通信的控制网络。RS-485总线标准是应用最为广泛技术最为成熟的准现场总线,它传输距离远、传输速率快、抗干扰能力.强、支持多点连接、布线简单以及用户可以在此基础上建立自己的通信协议等方面的优点为研究基于现场总线的数据加密通信系统提供了理论和技术支持。作者在参阅了大量关于网络通信安全等方面的理论和技术资料后,提出了基于RS-485总线的机堡间数据加密传输技术研究这一课题。
作者通过检索相关文献,在吸收前人研究成果的基础上,推导出了适合于硬件描述语言表达的加密/解密公式和通信协议实现方法:并利用Verilog HDL语言采用自顶向下(TOP-DOWN)的设计方法,根据功能要求先设计出由若干个功能模块组成的DES加密算法和Modbus协议转换的系统顶层原理框图,再把各个功能模块细化为子模块,对较复杂的设计把子模块继续划分成下级子模块,各模块的具体功能在资源优先设计方案下,借助硬件描述语言和开发环境提供的IP核来实现:通过EDA工具软件quartusll6.0进行加密和协议算法编译和仿真试验,并利用FPGA实现芯片设计;利用微处理器(C8051F020)与加密芯片为核心实现现场总线数据加密传输系统的节点装置,最后通过主、从节点的连接实现整个加密数据传输系统。
设计的芯片主要实现以下两方面功能:(1)实现对现场数据通信过程加/解密运算、通信协议转换的实时、高效处理,达到实时网络化数据通信标准和要求: (2)专用芯片接口具有与微处理器通信能力,通过可选的数据位宽(8位或16位)可以较好的实现主节点对于从节点数据接收。
在论文的设计过程中,作者自主研究设计出的协议加密芯片,不仅可以满足现场条件下的实时数据传输要求,同时,通过适当改进,可以实现芯片功能通用设计,从而可以应用于不同工作条件下的实时数据传输系统中。整篇论文是对基于RS-485总线数据加密传输技术的一次有益探讨,通过对于相关具体问题的深入研究,为实时加密数据通信技术研究提供了新的尝试途径。