现场可编程门阵列(Field Programable Gate Array,FPGA)是一种可编程数字逻辑器件,具有可定制、并行性等优点,广泛运用在通信、图像处理、硬件加速等领域。相比于其他类型的芯片设计完成后电路固定,FPGA芯片在整个使用周期中都能重新配置内部电路。因此一些非法或未经授权的恶意更改可能改变电路功能、降低电路性能,甚至影响整个系统的可靠性。本文基于FPGA平台,研究硬件木马的实时检测技术和开发基于网口的热阻测量仪器下位机。针对硬件木马检测,提出一种内嵌式可信模块,用于非破坏性、实时监测整个FPGA芯片异常功能,且不需要添加外部设备和改变芯片运行环境,该方法具有较高的灵敏度和精准度。与传统硬件木马检测方式相比,这种方法能够在无外加条件的情况下对芯片进行全局监控。具体工作主要有以下几个方面:一、环形振荡器网络的搭建。利用FPGA中可编程的逻辑资源组成环形振荡器网络,实时监测整个芯片。每个环形振荡器都使用逻辑锁定功能均匀地固定在FPGA不同位置,与附近的电源网络相连。环形振荡器就能实时监控电源线上的电压变化,每一个环形振荡器都相当于一个独立的电压测量模块。然后使用计数器在参考时钟下依次扫描每一个环形振荡器,通过通信模块将数据上传到上位机。每个环形振荡器的扫描时间是1ms,扫描整个网络需要30ms。二、测试电路与硬件木马电路的搭建。在FPGA中,使用硬件语言实现SM4分组密码算法电路,然后依照SM4密码算法为原始电路设计一种拒绝访问的硬件木马。本设计通过Modelsim软件对SM4算法电路和硬件木马电路进行了功能验证,能够实现相应的算法功能。三、基于FPGA的热阻测试系统时序控制。以FPGA为基础,按照工程需求,对热阻测试仪的下位机部分进行重新设计,更换ADC和DAC芯片,添加网口通信,加入DDR2数据缓存。其中ADC达到4通道同步采样、每通道1mhz/s的要求,而网口通讯和DDR达到10MB/s的读写速率。在FPGA中运用模块化的思想将各个功能进行封装,提高内聚减小耦合,增强可靠性。通过对下位机整体更新,提高测量精度,减小数据误差,降低仪器成本。