刍议混沌伪随机序列均匀化普适算法的FPGA实现方案

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摘要：由上位机软件、二级制序列缓存器、UART控制器、单元和双精度尾数序列缓存转换器等构成，基于混沌伪随机序列均匀化普适算法基础上的fpga方案得以实现。通过对该方案的测试和对结果的统计分析，得到的伪随机序列的均匀性非常好，使得随机性得到较大的改善。

关键词：FPGA；混沌伪随机序列；均匀化普适算法；统计测试

中图分类号：TN918.2 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0024-02

PRNG即高质量伪随机序列发生器，在作为一种随机数源的混沌系统时可以对PRNG进行构造，但是在加密时，出现参数空间过小及其它一些新的问题。在现有理论基础上，大多数的混沌系统对于PRNG构造时的均匀性分布还存在不足，这就使得混沌系统在电子信息技术领域内的应用受到了限制。因此，本文提出一种普适算法，对均匀化普适算大进行分析与研究。

一、原理

二、系统结构研究

本文研究的重点也就是对下位机的原理进行讨论。

（一）下位机结构

如图3所示为下位机整体框架图，主要由四个单元构成，包含二进制尾数缓存器、双精度尾数序列缓存器、异步收发控制器、均匀化算法实现单元，其中核心单元为均匀化算法单元，该算法的速度直接和计算结果的均匀性有一定连续，所以是研究的关键。

（二）各单元的设计

（2）二进制尾数缓存器。UART所接收到的串行数据可以通过该设备获取，获取后分配到均匀化算法单元，然后计算出初始值，在datardy信号上升的时候，就会触发均匀化算法单元，对其进行计算。

（3）均匀化普适算法单元。该系统中，最关键的部分就是均匀化普适算法单元，该单元的主要功能是对ini-over信号上升进行监测，然后对初始值输出端口的值进行读取，让读取的值进行均匀化的转换，采用两个进程同时对其进行运算，该方法虽然在设计上占用了较大的资源，但是其运算速度得到大幅度的提高。Count信号在算法单元中的作用是延时，系统时钟提供时钟信号，通过功能仿真，时钟上升沿之后，就可以完成运算。这个时候，将data-rdy设置为1，并通知尾数序列缓存器运算单元，完成这些步骤之后，运算也就可以完成。

三、结束语

本文主要提出了在串口通信基础上的均匀化算法的FPGA实现的方案，通过实践验证，将该方案应用于混沌系统之中，可以有效的改善伪随机序列的诸多均匀性质，例如局部均匀性、游程分布等，这就为制作混沌加密芯片提供了一种性能优良的技术。

参考文献：

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