FPGA实现的线性与非线性伪随机序列发生器

"FPGA的伪随机序列发生器设计，详细介绍了如何使用FPGA实现线性和非线性m序列，特别是选择了Altera的EPlC12-240PQFP FPGA芯片作为实现平台。" 在FPGA设计中，伪随机序列发生器是一种至关重要的组件，广泛应用于诸多领域，如密码学、扩频通信、导航和电子对抗技术等。伪随机序列虽然不是真正的随机数，但其在长时间内展现出的统计特性与真随机序列相似，这使得它们在需要随机性的应用中非常有用。 文章首先简要介绍了伪随机序列的特点，强调了它们的预定义性、可重复性和处理能力。接着，文章指出线性m序列因其成熟的理论基础和广泛应用而成为设计焦点。线性m序列是由线性反馈移位寄存器产生的，其核心在于反馈逻辑函数的设计。图示了一个n位反馈移位寄存器的结构，其中xi表示寄存器状态，f(x0, x1, ..., xn-1)定义了反馈逻辑。如果反馈函数是线性的，即f(x) = a0x0 + a1x1 + ... + an-1xn-1（其中ai属于GF(2)，即二进制域），则该移位寄存器产生的序列就是线性移位寄存器序列，也就是m序列。 为了实现这样的序列发生器，作者选择使用Altera的EPlC12-240PQFP FPGA芯片，这是一款拥有12060个逻辑单元、239616bit RAM和两个锁相环(PLL)的设备，适合于灵活、可重配置的电路设计。FPGA的这一特性使得设计者能够快速迭代和优化设计方案。 文章进一步讨论了非线性m子序列的实现，这是通过对线性m序列进行非线性变换得到的。非线性m子序列可以增强序列的随机性，使其更难被预测。实现方法涉及寻找合适的非线性函数，将其与线性反馈函数相结合，生成更复杂的序列。 FPGA的伪随机序列发生器设计是一个涉及数字逻辑、有限域代数和密码学等多个领域的综合任务。通过巧妙地利用FPGA的可编程性，设计者可以构建出满足特定需求的高性能伪随机序列发生器，以满足各种应用场景中的随机性要求。