基于蜂鸟E203的AES加解密NICE协处理单元设计

一、团队介绍

我们是学堂路三轮车队，报名编号卫CICC1449。这是我们分享的第六篇文章，此前的五篇文章链接如下：

非常感谢此开源论坛，确实收获满满！

我们设计了基于NICE接口的AES加解密协处理单元，拓展了6条拓展指令，支持EBC、CBC、、CFB、OFB、CTR五种加密模式，和软件相比，速度提高约2000倍。整体框架如下：

工程设计主要分成三个部分：软件上指令拓展、接口调度、硬件协同优化。

我们采用中等粒度方式设计了6条拓展指令，通过适当组合，可以支持五种加解密模式，具体的指令功能如下图：

接口实现是工程的难点，需要非常仔细设计其中的数据流和控制流，期间碰到大小端转换问题、文本密钥缓存问题等，总体框图如下：

AES的硬件实现有许多开源的项目，但若要取得更高的性能，需要特别设计，比如轮密钥拓展的时序、状态机的控制、密钥缓存的设计等，总体框架如下：

最后测试不同明文块下，ECB、CBC软件和硬件加解密的周期数，取得约2000倍的加速效果。