[发明专利]基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡及交换方法

权利要求书

1.一种基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，包括PCB电路板(1)，其特征在于，所述的PCB电路板(1)上设有时钟产生和管理模块(2)以及电源转换和管理模块(3)，所述的PCB电路板(1)上设有FPGA芯片(4)，所述的FPGA芯片(4)上连接有FPGA外围电路(5)，所述的PCB线路板(1)上设有若干分别和FPGA芯片(4)相连的SFP+万兆光接口(11)以及至少一个和FPGA芯片(4)相连的PCI-E总线接口(12)，所述的FPGA芯片(4)连接有至少两个DSP处理器(6)，所述的DSP处理器(6)上连接有DSP外围电路(7)。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，其特征在于，所述的FPGA芯片(4)上连接有四组SFP+万兆光接口(11)，且每一组SFP+万兆光接口(11)分别和设置在PCB电路板(1)上的光纤连接指示灯(111)和光纤速率指示灯(112)相对应。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，其特征在于，所述的FPGA外围电路(5)包括分别和FPGA芯片(4)相连的Flash存储模块(51)、EEPROM存储模块(52)、SDRAM内存模块组(53)、板卡温度监控模块(54)、调试接口(55)、复位模块(56)、串口模块(57)、扩展I/O接口(58)、信息指示灯组(59)、参数设置开关组(591)以及FPGA程序加密模块(592)。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，其特征在于，所述的FPGA芯片(4)连接有两组DSP处理器(6)，且所述的DSP处理器(6)分别通过SRIO接口(13)以及IIC/SPI接口(14)和FPGA芯片(4)相连。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，其特征在于，所述的DSP外围电路(7)包括设置在分别和DSP处理器(6)相连的DSP外围信息指示灯组(71)、DSP外围EEPROM存储模块(72)、DSP外围Flash存储模块(73)、DSP外围SDRAM内存模块(74)、DSP外围真随机数发生模块(75)、DSP外围调试接口(76)以及DSP外围复位模块(77)。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，其特征在于，所述的时钟产生和管理模块(2)包括晶体振荡器(21)、多路时钟发生器(22)及外围器件(23)；所述的电源转换和管理模块(3)包括降压型DC/DC转换器(31)和低压差线性稳压器(32)。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，其特征在于，所述的PCB电路板(1)上设有与电源转换和管理模块(3)相连的电源指示灯(15)以及与DSP处理器(6)相连的micro USB接口(16)。

8.根据权利要求1所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡，其特征在于，所述的PCI-E总线接口(12)采用PCI-E Gen2X8接口或PCI-E Gen3X4接口。

9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换卡的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：

S1、数据发送:FPGA芯片(4)采用DMA技术经PCI-E总线接口(12)从服务器内存读取应用层需发送的数据，然后经DSP处理器(6)加密后回传给FPGA并通过板卡的SFP+万兆光接口(11)发送到网络上；

S2、数据接收:FPGA芯片(4)从SFP+万兆光接口(11)接收来自网络的数据，根据应用层的指令进行数据过滤、单双向通讯的控制后，对符合接收要求的数据经过DSP处理器(6)解密后经FPGA芯片(4)的PCI-E总线接口(12)采用DMA技术写到服务器的内存中，供服务器应用程序通过私有接口读取。

10.根据权利要求9所述的基于FPGA和DSP的国密加密安全视频数据交换方法，其特征在于，在步骤S1中的DSP处理器(6)加密包括：FPGA芯片(4)通过PCI-E总线接口(12)获取需加密传输的数据，并确认符合传输的数据经SRIO接口(13)发送给DSP处理器(6),DSP处理器(6)采用已公开的国密加密算法、密钥进行数据包的并行加密，完成加密后发送给FPGA芯片(4)经SFP+万兆光接口(11)向目标网络进行传输；在步骤S2中的DSP处理器(6)解密包括：解密方面，FPGA芯片(4)通过SFP+万兆光接口(11)收到的数据，经确认符合传输要求后，通过SRIO接口(13)发送给DSP处理器(6),DSP处理器(6)通过数据交换前认证所获取的密钥进行解密数据，并将解密后的数据经SRIO接口(13)发给FPGA芯片(4)，FPGA芯片(4)通过PCI-E总线接口(12)采用DMA方法传给服务器的应用程序。