Verilog实现SM4协处理器：集成APB总线与AES等模块

本文主要介绍了如何使用Verilog语言在基于APB总线的系统中实现一个SM4密码协处理器。作者首先强调了使用Verilog作为实现基础，这是因为Verilog是一种广泛应用于硬件描述语言(HDL)的工具，用于描述数字电路和系统的功能。SM4是一种高级加密标准，用于数据加密和完整性保护，因此设计这样一个协处理器对于安全相关的应用至关重要。 文章的核心部分展示了APB_slave模块的具体实现，APB是Advanced Peripheral Bus（高级外设总线）的一种，它在嵌入式系统中被广泛应用，以简化芯片间的通信。APB_slave模块包括输入和输出端口，如片选输入PSELx、使能信号PENABLE、地址输入PADDR、写指令PWRITE、复位信号PRESETN、时钟信号PCLK以及数据输入/输出端口。通过这些接口，模块实现了对SM4加密算法的控制，如接收到数据后进行明文到密文的转换。 在代码部分，作者定义了一系列的寄存器，如密钥寄存器(key1, key2, key3, key4)和明文寄存器(data1, data2, data3, data4)，这些寄存器用于临时存储数据，以便在APB总线上进行读写操作。此外，还有一个DATA_ENC寄存器用于存储最终的加密结果。在时钟周期处理逻辑中，模块在复位和数据写入两种情况下执行不同的操作：复位时清零所有寄存器，而在接收到写指令时，根据地址选择性地将数据存储到相应的寄存器中。 值得注意的是，模块还提供了两个标志输出regtext_isvalid_in和regmk_isvalid_in，用于指示数据接收是否已结束，以便后续的加密过程可以启动。而prdata、DATA_i和KEY则是总线读数据的输出，用于与外部设备交换信息。 总结来说，这篇文章详细地展示了如何使用Verilog语言结合APB总线规范来构建一个功能强大的SM4密码协处理器，这不仅涉及底层硬件交互，还包含了高级加密算法的实现，对于从事嵌入式系统、硬件安全或者软件/硬件协同设计的工程师具有很高的参考价值。通过这个实例，读者可以学习到如何利用HDL实现定制化的密码加速器，并理解如何在实际应用中有效地集成到系统架构中。