基于FPGA的嵌入式加密系统设计与实现

冯淑贤; 蔡树向; 陈青华; 杨宇航; 杨文广

doi:10.13951/j.cnki.37-1213/n.250408

烟台大学学报（自然科学与工程版） ›› 2026, Vol. 39 ›› Issue (1) : 72 -78. DOI: 10.13951/j.cnki.37-1213/n.250408

基于FPGA的嵌入式加密系统设计与实现

冯淑贤, 蔡树向, 陈青华, 杨宇航, 杨文广

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摘要

针对物联网及嵌入式设备对高效安全通信的迫切需求，设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的嵌入式数据加密系统，旨在为资源受限场景提供低成本、高可靠性的数据安全传输方案。系统采用分层架构设计，通过上位机与EZ-USB FX2芯片完成指令交互和数据中转，利用FPGA作为核心控制单元，集成轻量级AES-128加密算法实现硬件级数据加密。为优化资源利用，系统通过串行方式实现加密运算，并对AES算法中的密钥扩展模块进行优化。最终通过仿真和测试验证，本系统实现的AES算法在加密过程中最高可达到181.1 MHz的时钟频率，能够高效实现数据加密，满足设计需求。