[發明專利]一種基于XC7K325T芯片的PCI-E接口密碼卡

在審

• 申請號: 202111124840.5
• 申請日: 2021-09-25
• 公開（公告）號: CN115879169A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 王嘉浩;朱冰;周偉;肖隆騰
• 申請（專利權）人: 神州龍芯智能科技有限公司
• 主分類號: G06F21/72
• 分類號: G06F21/72;G06F13/42
• 代理公司: 北京智行陽光知識產權代理事務所(普通合伙) 11738
• 代理人: 譚波

本發明公開了一種基于XC7K325T芯片的PCI?E接口密碼卡，包括核心處理器和電源轉換芯片，所述核心處理器通過FMC總線與SM1運算芯片相連接，所述核心處理器采用FMC總線與主控芯片連接，所述主控芯片采用SPI接口與第二Flash內存芯片連接。通過采用XILINX公司XC7K325T芯片，同時在總線接口單元上采用了DMA和多緩沖流水線調度技術，使總線數據傳輸和密碼運算并發執行，可以完成加密解密運算以及對密鑰的管理，算法種類包括SM1、SM2、SM3、SM4國密算法，與傳統方案相比，這種密碼卡不僅具有數據傳輸和處理速率快的特點，同時也具有很高的安全性，這種加密卡可以進行高速加解密運算，解決了傳統加密卡的芯片種類多，數據處理性能低，制造成本偏高的問題。

技術領域

本發明涉及服務器領域，特別是涉及一種基于XC7K325T芯片的PCI-E接口密碼卡。

背景技術

目前，公知的密碼卡大都采用串口、USB接口作為密碼卡與主機的交互接口，由于串口、USB通信速率比較低，不能滿足加密機等設備的高速加密的要求。

針對上述問題本發明采用了通信速率較高的PCI-E接口作為加密卡與主機交互的接口，通過橋片的方式實現與主機進行通訊，另外，加密卡采用FPGA芯片作為管理核心，外加國家密碼局批準的密碼算法芯片作為運算單元。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于XC7K325T芯片的PCI-E接口密碼卡，采用了通信速率較高的PCI-E接口作為加密卡與主機交互的接口，通過橋片的方式實現與主機進行通訊，另外，加密卡采用FPGA芯片作為管理核心，外加國家密碼局批準的密碼算法芯片作為運算單元。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種基于XC7K325T芯片的PCI-E接口密碼卡，包括核心處理器和電源轉換芯片，所述核心處理器通過FMC總線與SM1運算芯片相連接，所述核心處理器采用FMC總線與主控芯片連接，所述主控芯片采用SPI接口與第二Flash內存芯片連接，所述核心處理器通過SPI接口與第一Flash內存芯片連接，所述主控芯片采用SPI與兩個隨機數發生器芯片連接，所述主控芯片與秘鑰管理芯片采用SPI接口連接，所述核心處理器通過PCI-E總線與PCI-E金手指交互接口連接，所述核心處理器通過JTAG總線與JTAG調試接口連接，所述主控芯片采用TTL電平UART總線和串口管理調試口連接和JTAG總線與JTAG調試接口連接，所述電源轉換芯片分別與核心處理器、第一Flash內存芯片、第二Flash內存芯片、主控芯片、運算芯片、SM2運算芯片、秘鑰管理芯片和隨機數發生器芯片電連接。

作為本發明的一種優選技術方案，所述電源轉換芯片轉換電壓分別為3.3V，1.8V，1.2V，1.0v，且均是由12v輸入電源轉換。

作為本發明的一種優選技術方案，所述第一Flash內存芯片和第二Flash內存芯片均采用具備斷電保護的防丟失存儲芯片，所述第一Flash內存芯片用作核心處理器的信息存儲及其儲存各芯片的啟動文件，所述第二Flash內存芯片用于對ARM相關程序的存儲。

作為本發明的一種優選技術方案，所述主控芯片具體采用SM32H753VI芯片，用于ARM的控制芯片。

作為本發明的一種優選技術方案，所述核心處理器采用XILINX公司XC7K325T芯片，主要為該加密卡的核心數據處理。

作為本發明的一種優選技術方案，所述秘鑰管理芯片具體采用ACL16芯片，所述秘鑰管理芯片主要用于管理用戶秘鑰的信息。

作為本發明的一種優選技術方案，所述隨機數發生器芯片用于進行物理真隨機數的產生。

作為本發明的一種優選技術方案，所述JTAG調試接口用于下載程序及程序調試時在線仿真功能。

作為本發明的一種優選技術方案，所述串口管理調試口用于打印輸出調試信息且保持與程序調試者的輸入輸出交互。