AES加密的HLS实现与优化

使用HLS完成AES-128部分运算通路的设计，21个周期可以完成128个bit的加密。 附上可综合的纯RTL Code以及C++代码。 可通过我的优化选项来学习如何优化HLS工具生产的代码。

#include 
#include 

#define AES_128

#ifdef AES_128
#define Nk 4
#define Nb 4
#define Nr 10
#endif

#ifdef AES_192
#define Nk 6
#define Nb 4
#define Nr 12
#endif

#ifdef AES_256
#define Nk 8
#define Nb 4
#define Nr 14
#endif

#define BYTE unsigned char
#define WORD unsigned int

BYTE xtime（BYTE A）;
BYTE Multiplication（BYTE ABYTE B）;
BYTE* Four_Term_Multiplication（BYTE A[4]BYTE B[4]）;
BYTE SubBytes（BYTE IN）;
BYTE InvSubBytes（BYTE IN）;
WORD SubWord（WORD IN）;
WORD RotWord（WORD IN）;
WORD Rcon（WORD I）;
WORD* KeyExpansion（BYTE key[4*Nk]）;
WORD* ModifiedKeyExpansion（BYTE key[4*Nk]）;
void ShiftRows（BYTE S[4][Nb]）;
void InvShiftRows（BYTE S[4][Nb]）;
void MixColumns（BYTE S[4][Nb]）;
void InvMixColumns（BYTE S[4][Nb]）;
void AddRoundKey（BYTE S[4][Nb]WORD w_bias[Nb]）;
void Cipher（BYTE in[4*Nb]BYTE out[4*Nb]WORD w[Nb*（Nr+1）]）;
void InvCipher（BYTE in[4*Nb]BYTE out[4*Nb]WORD w[Nb*（Nr+1）]）;
void EqInvCipher（BYTE in[4*Nb]BYTE out[4*Nb]WORD dw[Nb*（Nr+1）]）;
void DispArray（char *ArraynameBYTE *arrayint heightint width）;

void main（int argc char*argv[]）
{	
	BYTE Input[4*Nb]={0x000x110x220x330x440x550x660x770x880x990xaa0xbb0xcc0xdd0xee0xff};
	BYTE key[4*Nk]={0x000x010x020x030x040x050x060x070x080x090x0a0x0b0x0c0x0d0x0e0x0f};

	BYTE CipherOut[4*Nb]InvCipherOut[4*Nb]EqInvCipherOut[4*Nb];
	WORD* w=KeyExpansion（key）;
	WORD* dw=ModifiedKeyExpansion（key）;

	Cipher（InputCipherOutw）;
	InvCipher（CipherOutInvCipherOutw）;
	EqInvCipher（CipherOutEqInvCipherOutdw）;
	
	DispArray（“CipherIn“（BYTE *）Input14*Nb）;
	DispArray（“CipherOut“（BYTE *）CipherOut14*Nb）;
	DispArray（“InvCipherOut“（BYTE *）InvCipherOut14*Nb）;
	DispArray（“EqInvCipherOut“（BYTE *）EqInvCipherOut14*Nb）;
}

BYTE xtime（BYTE A）
{
	BYTE result=（A<<1）;
	if（A&0x80）
		result=result^0x1b;	
	return result;
}

BYTE Multiplication（BYTE ABYTE B）
{
	BYTE temp=B;
	BYTE sum=0;
	char i;
	for（i=0;i<8;i++）
	{
		if（A&（0x01<			sum=sum^temp;
		temp=xtime（temp）;
	}
	return sum;
}

BYTE* Four_Term_Multiplication（BYTE A[4]BYTE B[4]）
{
	BYTE* result=（BYTE*）malloc（4*sizeof（BYTE））;
	result[0]=Multiplication（A[0]B[0]）^Multiplication（A[3]B[1]）^Multiplication（A[2]B[2]）^Multiplication（A[1]B[3]）;
	result[1]=Multiplication（A[1]B[0]）^Multiplication（A[0]B[1]）^Multiplication（A[3]B[2]）^Multiplication（A[2]B[3]）;
	result[2]=Multiplication（A[2]B[0]）^Multiplication（A[1]B[1]）^Multiplication（A[0]B[2]）^Multiplication（A[3]B[3]）;
	result[3]=Multiplication（A[3]B[0]）^Multiplication（A[2]B[1]）^Multiplication（A[1]B[2]）^Multiplication（A[0]B[3]）;
	return result;
}

BYTE SubBytes（BYTE IN）
{
	const static BYTE S_Box[16][16]={
	{0x630x7c0x770x7b0xf20x6b0x6f0xc50x300x010x670x2b0xfe0xd70xab0x76}
	{0xca0x820xc90x7d0xfa0x590x470xf00xad0xd40xa20xaf0x9c0xa40x720xc0}
	{0xb70xfd0x930x260x360x3f0xf70xcc0x340xa50xe50xf10x710xd80x310x15}
	{0

 属性            大小     日期    时间   名称
----------- ---------  ---------- -----  ----
     目录           0  2017-06-19 12:33  AES_VLSI\
     目录           0  2017-01-20 19:39  AES_VLSI\C++\
     目录           0  2017-01-20 17:34  AES_VLSI\C++\C++\
     文件        4001  2017-01-17 13:14  AES_VLSI\C++\C++\C++.vcxproj
     文件         942  2017-01-17 13:14  AES_VLSI\C++\C++\C++.vcxproj.filters
     目录           0  2017-01-20 19:39  AES_VLSI\C++\C++\Debug\
     文件          72  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\C++.lastbuildstate
     文件        2041  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\C++.log
     文件        1762  2017-01-20 19:39  AES_VLSI\C++\C++\Debug\CL.read.1.tlog
     文件         348  2017-01-20 19:39  AES_VLSI\C++\C++\Debug\CL.write.1.tlog
     文件        1222  2017-01-20 18:28  AES_VLSI\C++\C++\Debug\cl.command.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link-cvtres.read.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link-cvtres.write.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link-rc.read.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link-rc.write.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link.2896-cvtres.read.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link.2896-cvtres.write.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link.2896-rc.read.1.tlog
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     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link.6200-cvtres.read.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link.6200-cvtres.write.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link.6200-rc.read.1.tlog
     文件           2  2017-01-20 18:29  AES_VLSI\C++\C++\Debug\link.6200-rc.write.1.tlog
............此处省略810个文件信息