摘 要

语音是人们交流的最基本工具之一；语音通信是最常用的通讯形式，也是人们传递信息的重要方式。随着通信技术和网络技术的发展，语音通信内容的安全问题成为社会关注焦点，运用数字加密技术提高语音通信保密性成为研究热点。利用DSP技术能够对语音数据进行快速有效的加密处理，以此避免语音内容泄露的问题，实现提高语音数据安全性。

本文进行语音加密系统的研究与设计，首先选用德州仪器公司的TMS320VC5509A芯片作为DSP硬件平台，通过高性能立体音频编解码器TLV320AIC23以及外围电路搭建语音信号处理系统。其次利用约瑟夫斯变换和Logistic映射相结合构成一种对称加密算法，通过约瑟夫斯变换对语音明文数据的位置进行置乱，利用Logistic映射进行数据内容的改变，从而实现语音数据的保密。最后在Matlab平台验证算法的可靠性以及系统的仿真。

关键词：Logistic映射，语音加密，DSP，混沌系统

Abstract

Voice communication is the most common form of communication and an important way for people to transmit information. With the development of communication and internet technology, the security of voice communication content has become the focus of attention and the use of data encryption technology to improve the confidentiality of voice communication has become a research hotspot. DSP technology can be used to encrypt voice data quickly and effectively so as to improve the security of voice content and avoid the problem of voice content leakage.

This paper studies and designs the voice encryption system. Firstly, TMS320VC5509A of Texas instruments is selected as the DSP hardware platform, and the voice signal processing system is built through the high-performance stereo audio codec TLV320AIC23. Secondly, a symmetric encryption algorithm is constructed by combining Josephus transformation and Logistic mapping. Through Josephus transformation, the position of voice plaintext data is scrambled, and the content of voice is changed by Logistic mapping, so as to realize the confidentiality of voice data. Finally, Matrix Laboratory to verify the reliability of the algorithm and system simulation.

Key Words：Logistic mapping, Voice encryption, DSP, Chaotic systems

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文研究内容 3

第2章 系统结构设计与方案选择 4

2.1 系统结构 4

2.2 系统方法论证 4

2.2.1 硬件平台选择 4

2.2.2 加密算法选择 5

2.2.3 系统整体方案 5

第3章 DSP及外围电路设计 6

3.1 TMS320VC5509A芯片 6

3.2 引脚配置 8

3.3 电源电路 10

3.4 时钟电路 11

3.5 总线收发电路 12

3.6 外扩SDRAM电路 14

3.6.1 SDRAM芯片 14

3.6.2 SDRAM设计电路 14

3.7 FLASH电路 15

3.7.1 Bootloader 16

3.7.2 FLASH设计 17

3.8 JTAG电路 18

3.9 小结 19

第4章 语音采集回放模块 20

4.1 语音采集回放模块设计原理 20

4.2 语音采集回放模块设计 22

4.3 小结 24

第5章 加解密算法 25

5.1 加密原理 25

5.1.1 Logistic映射 25

5.1.2 约瑟夫斯变换 26

5.2 算法实现 27

5.3 算法性能分析 27

第6章 系统实现与仿真 29

6.1 系统实现 29

6.1.1 系统设计整体框图 29

6.1.2 系统软件实现 29

6.2 系统调试 30

6.3 系统仿真 31

6.4 小结 32

第7章 总结 33

参考文献 34

附录 36

致 谢 42

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

21世纪是信息喷井爆发时代的社会，随着计算机技术、Interner和信息处理技术的迅速发展和全面普及，社会中各个层面都广泛使用信息系统，信息互联已经是生产中重要的组成要素。然而信息时代给人们带来便利的同时也面临着严峻的信息安全问题。信息数字化是信息新的表现形式，在一定程度上简化了信息传输过程、节约传输时间。但数字化信息在通过网络或其他介质时，极容易被复制，使得信息内容被泄露。这是人们不期望发生的事情，同时对信息技术的应用而言，数据泄露是所有信息应用中最想要避免的威胁，特别是在军事、政治等需要信息高度机密化的领域。保障信息安全关系到国家安全、企业利益以及个人隐私。根据近几年来安全公司Risk Based Security(RBS)的漏洞报告可知数据泄露日益严重，在2019年甚至超过100亿条数据遭到泄露。因此，信息安全成为亟待解决的社会核心问题。密码技术在信息安全技术领域是研究核心，是信息保密的重要渠道之一。目前在数字信息保密通信领域中被广泛应用的是数据加密技术，具体为将需要保护的信息转化为无意义的乱码，从而使不是预期接受人无法获取信息内容。

语音是人们进行交流的基本方式之一，也是进行传递信息、获取信息的重要手段。随着科技的进步，通信技术向着网络化、智能化、多兼容化发展，在现代化信息互联中，语音承载信息进行交互已经拥有非常重要的地位。尤其是在基于语音应用需求不断增加的情况下，对机密数据、个人信息等敏感信息的保密显得尤为重要。在“斯诺登事件”暴露出美国“棱镜”绝密电子监听计划后，语音通话的安全性更是成为人们关注的热点话题。所以，不管是对国家、企业还是个人，确保语音信息安全都具有极其重要的现实意义。