3.2 固件工作流程
图6描述了基于SOPC的USB密码模块的基本工作流程。系统启动后首先进行系统自检，若自检不正常就退出模块；若自检正常，则调用总控程序，接收用户命令并进行口令认证。若认证成功，则命令有效，启动安全期管理，继续分析命令，完成相应的控制操作（如口令设置、密钥配置、页读或页写、数据销毁），然后继续等待接收用户的命令。若认证不成功，则进入审计过程，开启计数器功能，并继续进行口令认证；当计数达到预定值时，将安全Flash中存储的数据和密钥销毁，并锁定密码模块，使非法用户无法使用。只有管理员可以对模块进行重新配置。
图6 基于SOPC的USB密码模块工作流程
4 验证与测试
4.1 桥的基本读操作仿真时序
从图7中可以看出，Avalon总线一侧信号在ready信号有效时，S_bus总线已经将运算IP核处理好的数据写入到桥接器。这时，桥的状态检测模块进入初始状态S0，根据Avalon总线一端输入的外设地址及外设接口信号，解析出需要具体写入的外设接口模块。待数据发送到总线后，然后置读有效，表示NiosII可以将数据写入外设接口模块了，至此完成了一次数据的传输。
图7 桥基本读操作
4.2 桥的基本写操作仿真时序
从图8中可以看出，S_bus一侧在wr_vail信号有效时，Avalon总线已经将外设接口核的数据写入到桥接器中。这时，状态机从MCU中解析出需要传输到的目的IP核的地址，将数据送到S_bus总线，由S_bus总线写入到运算IP核中。
图8 桥基本写操作
4.3 数据加解密模块验证
在USB密码模块加电后，密码模块首先完成自检、配置寄存器等一系列操作。然后，便可以向数据密码模块内送入数据，按用户要求进行操作；此时开始计时，先后写入需要加密或解密的数据，以及加密、解密命令。以上操作完成后，开始写入数据。算法IP完成运算后，便可读出密/明文。如此循环，直至整个过程结束，停止计时。
输入明文向量：00112233445566778899AABBCCDDEEFF
输入初始密钥：000102030405060708090A0B0C0D0E0F
输出密文结果：69C4E0D86A7B0430D8CDB78070B4C55A
AES模块仿真结果与加密功能测试结果如图9和图10所示。
图9 AES模块仿真结果
图10 加密功能测试结果
将得到的运算结果与AES仿真结果相比，以验证整个加密过程的正确性。结果表明，整个数据加密功能正确实现。
