基于FPGA平台和演化硬件的图像加解密系统及其方法
专利汇可以提供基于FPGA平台和演化硬件的图像加解密系统及其方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于FPGA平台和演化 硬件 的图像加解密系统及方法，系统中设置有：FPGA内实现的可配置胚胎 电路 IP核、细胞自动机图像加密IP核、细胞自动机图像解密IP核、功能选择IP核，以及遗传 算法 模 块 和中央控 制模 块。加密时包括步骤：通过 遗传算法 演化可配置胚胎电路，用演化出的配置串配置可配置胚胎电路IP核，对图像数据分段，按段使用细胞自动机图像加密IP核加密。解密时包括步骤：先用配置串配置可配置胚胎电路IP核，然后对信息进行分段，按段使用细胞自动机图像解密IP核解密。本发明系统随机自动产生密钥，密钥范围广，有效的实现了密钥分散，从而使系统安全性得到了提高。，下面是基于FPGA平台和演化硬件的图像加解密系统及其方法专利的具体信息内容。
1.一种基于FPGA平台和演化硬件的图像加解密系统，所述FPGA平台包括PLB总线、OPB总线和作为处理器的PowerPC，PowerPC连接到PLB总线，PLB总线与OPB总线通过总线桥连接；其特征是：在FPGA平台中设置以下各部分，
与OPB总线连接的硬件IP核，包括可配置胚胎电路IP核，用于产生加密规则和解密规则；细胞自动机图像加密IP核，用于根据可配置胚胎电路IP核所提供加密规则对图像数据加密；细胞自动机图像解密IP核，用于根据可配置胚胎电路IP核所提供解密规则对图像数据解密；功能选择IP核，用于决定使用细胞自动机图像加密IP核或细胞自动机图像解密IP核处理图像数据；
在PowerPC上实现的遗传算法模块和中央控制模块，遗传算法模块用于演化求解可配置胚胎电路IP核的配置串，中央控制模块用于协同硬件IP核实现对图像数据加密或解密；
与OPB总线连接的非易失性存储器，用于存储图像数据。
2.如权利要求1所述的图像加解密系统，其特征是：所述可配置胚胎电路IP核中的可配置胚胎电路由8行8列基本逻辑单元构成，每个基本逻辑单元有三输入一输出，每个输入从前一列的基本逻辑单元的输出中选择一个，具体选择由配置串决定；每个基本逻辑单元的功能由基本逻辑单元的函数决定，函数类型由配置串决定；
可配置胚胎电路IP核的输入包括原文数据项和遗传算法模块所提供配置串，输出为密文数据项；
同一配置串对应的加密规则和解密规则相同，由配置串生成加密规则或解密规则的方式为，设加密或解密的半径为r，则原文数据项为2r+1位，密文数据项为1位，生成过程包括以下步骤，
步骤2.1，用一个配置串配置可配置胚胎电路IP核中的可配置胚胎电路；
步骤2.2，依次以0到22r+1-1之间的数作为原文数据项，计算密文数据项；
步骤2.3，全部22r+1个原文数据项的密文数据项计算完毕后，将22r+1个密文数据项从高到低依次排列，所组成的二进制串就构成了该配置串对应的加密规则或解密规则。
3.如权利要求1所述的图像加解密系统，其特征是：所述可配置胚胎电路IP核所包含的8行8列基本逻辑单元，在列内是并行执行，在列间是串行执行。
4.如权利要求1所述的图像加解密系统，其特征是：所述细胞自动机图像加密IP核采用细胞自动机反向迭代加密技术中的正向循环移位加密方式实现加密，包括原文寄存器、开始信号寄存器、规则寄存器、结果寄存器和完成信号寄存器；细胞自动机图像加密IP核的输入为待加密的图像数据和加密规则，输出为对图像数据的加密结果。
5.如权利要求1所述的图像加解密系统，其特征是：所述细胞自动机图像解密IP核采用细胞自动机反向迭代加密技术中的逆向循环移位解密方式实现解密，包括原文寄存器、开始信号寄存器、规则寄存器、结果寄存器和完成信号寄存器；细胞自动机图像解密IP核的输入为待解密的图像数据和解密规则，输出为对图像数据的解密结果。
6.如权利要求1所述的图像加解密系统，其特征是：所述功能选择IP核至少包含一个有功能选择位的寄存器，功能选择位如果为“真”表示要求系统进行加密，如果为“假”则要求系统执行解密。
7.采用权利要求4所述图像加解密系统实现的加密方法，其特征是：包含以下步骤，
步骤7.1，中央控制模块调用遗传算法模块演化求解可配置胚胎电路IP核的配置串，演化得到正确的配置串后，使用该配置串配置可配置胚胎电路IP核，由可配置胚胎电路IP核获得加密规则，并输出该加密规则到细胞自动机图像加密IP核的规则寄存器中；
步骤7.2，中央控制模块读取待加密的图像文件，然后对图像文件中待加密的图像数据进行分段得到若干数据段；
步骤7.3，中央控制模块将当前待加密的数据段写入细胞自动机图像加密IP核的原文寄存器，然后在细胞自动机图像加密IP核的开始信号寄存器写入‘1’；
步骤7.4，中央控制模块循环检测细胞自动机图像加密IP核的完成信号寄存器所提供的完成信号，如果完成信号为‘1’，读取细胞自动机图像加密IP核的结果寄存器中的数据；
如果是当前待加密的数据段是待加密图像数据的第一段则创建密文文件，将细胞自动机加密IP核的结果寄存器中数据写入该密文文件，
否则直接将将细胞自动机加密IP核的结果寄存器中数据写入该密文文件追加到已有密文文件的文件尾；
步骤7.5，取下一数据段作为当前待加密的数据段返回步骤7.3继续进行加密，直到最后一个数据段加密后，关闭密文文件，保存配置串。
8.采用权利要求5所述图像加解密系统实现的解密方法，其特征是：包含以下步骤，
步骤8.1，中央控制模块读取加密时所用配置串，使用该配置串配置可配置胚胎电路IP核，由可配置胚胎电路IP核获得其对应的解密规则，并输出该解密规则到细胞自动机图像解密IP核的规则寄存器中；
步骤8.2，中央控制模块读取密文文件，对待解密的图像数据进行分段得到若干数据段；
步骤8.3，中央控制模块将当前待解密的数据段写入细胞自动机图像解密IP核的原文寄存器，然后在细胞自动机图像解密IP核的开始信号寄存器写入‘1’；
步骤8.4，中央控制模块循环检测细胞自动机图像解密IP核的完成信号寄存器所提供的完成信号，如果完成信号为‘1’，读取细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据，
如果是当前待解密的数据段是待解密图像数据的第一段则创建原文文件，并将细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据写入原文文件，
否则将细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据追加到已有原文文件的文件尾；
步骤8.5，取进行下一数据段作为当前待解密的数据段返回步骤8.3继续进行解密，直到最后一个数据段解密后，关闭原文文件。
技术领域
本发明涉及信息加密、解密技术领域，特别涉及一种基于FPGA平台和演化硬件的图像加解密及其方法。
背景技术
细胞自动机(Cellular Automata，CA)是一种时间、空间和状态都离散的动力系统，由于其具有规整、模块化以及内在并行性，便于软件和硬件实现等特点，使得细胞自动机尤其适合应用于密码学。1985年，Wolfram首次利用细胞自动机来生成密钥流，但该方法有两个弱点：首先是生成的密钥流不具有最长周期；其次是安全性不够高。此后很多研究表明，可以通过提高细胞自动机结构的复杂性，如提高CA的维数或采用动态规则等方法来提高密钥流的周期和安全性(即随机性)(夏学文，李元香，曾辉.基于耦合触发细胞自动机的图像加密算法[J].计算机科学，2009)。2004年，张传武提出了一种基于触发细胞自动机的加密算法，该算法具有较大的密钥空间和较简单的硬件结构，很适合FPGA实现。但是并不是所有的规则都能作为密钥，传统的设计方法对密钥的设计和加密是分离的，而且必须事先设计一组密钥集合，灵活性差。
发明内容
本发明提供的一种基于FPGA平台和演化硬件的图像加解密系统，所述FPGA平台包括PLB总线、OPB总线和作为处理器的PowerPC，PowerPC连接到PLB总线，PLB总线与OPB总线通过总线桥连接；在FPGA平台中设置以下各部分：
与OPB总线连接的硬件IP核，包括可配置胚胎电路IP核，用于产生加密规则和解密规则；细胞自动机图像加密IP核，用于根据可配置胚胎电路IP核所提供加密规则对图像数据加密；细胞自动机图像解密IP核，用于根据可配置胚胎电路IP核所提供解密规则对图像数据解密；功能选择IP核，用于决定使用细胞自动机图像加密IP核或细胞自动机图像解密IP核处理图像数据；
在PowerPC上实现的遗传算法模块和中央控制模块，遗传算法模块用于演化求解可配置胚胎电路IP核的配置串，中央控制模块用于协同硬件IP核实现对图像数据加密或解密；
与OPB总线连接的非易失性存储器，用于存储图像数据。
而且，所述可配置胚胎电路IP核中的可配置胚胎电路由8行8列基本逻辑单元构成，每个基本逻辑单元有三输入一输出，每个输入从前一列的基本逻辑单元的输出中选择一个，具体选择由配置串决定；每个基本逻辑单元的功能由基本逻辑单元的函数决定，函数类型由配置串决定；
可配置胚胎电路IP核的输入包括原文数据项和遗传算法模块所提供配置串，输出为密文数据项；
同一配置串对应的加密规则和解密规则相同，由配置串生成加密规则或解密规则的方式为，设加密或解密的半径为r，则原文数据项为2r+1位，密文数据项为1位，生成过程包括以下步骤，
步骤2.1，用一个配置串配置可配置胚胎电路IP核中的可配置胚胎电路；
步骤2.2，依次以0到22r+1-1之间的数作为原文数据项，计算密文数据项；
步骤2.3，全部22r+1个原文数据项的密文数据项计算完毕后，将22r+1个密文数据项从高到低依次排列，所组成的二进制串就构成了该配置串对应的加密规则或解密规则。
而且，所述可配置胚胎电路IP核所包含的8行8列基本逻辑单元，在列内是并行执行，在列间是串行执行。
而且，所述细胞自动机图像加密IP核采用细胞自动机反向迭代加密技术中的正向循环移位加密方式实现加密，包括原文寄存器、开始信号寄存器、规则寄存器、结果寄存器和完成信号寄存器；细胞自动机图像加密IP核的输入为待加密的图像数据和加密规则，输出为对图像数据的加密结果。
而且，所述细胞自动机图像解密IP核采用细胞自动机反向迭代加密技术中的逆向循环移位解密方式实现解密，包括原文寄存器、开始信号寄存器、规则寄存器、结果寄存器和完成信号寄存器；细胞自动机图像解密IP核的输入为待解密的图像数据和解密规则，输出为对图像数据的解密结果。
而且，所述功能选择IP核至少包含一个有功能选择位的寄存器，功能选择位如果为“真”表示要求系统进行加密，如果为“假”则要求系统执行解密。
本发明还提供了相应的图像加解密方法。
其中，加密方法包含以下步骤：
步骤7.1，中央控制模块调用遗传算法模块演化求解可配置胚胎电路IP核的配置串，演化得到正确的配置串后，使用该配置串配置可配置胚胎电路IP核，由可配置胚胎电路IP核获得加密规则，并输出该加密规则到细胞自动机图像加密IP核的规则寄存器中；
步骤7.2，中央控制模块读取待加密的图像文件，然后对图像文件中待加密的图像数据进行分段得到若干数据段；
步骤7.3，中央控制模块将当前待加密的数据段写入细胞自动机图像加密IP核的原文寄存器，然后在细胞自动机图像加密IP核的开始信号寄存器写入‘1’；
步骤7.4，中央控制模块循环检测细胞自动机图像加密IP核的完成信号寄存器所提供的完成信号，如果完成信号为‘1’，读取细胞自动机图像加密IP核的结果寄存器中的数据；
如果是当前待加密的数据段是待加密图像数据的第一段则创建密文文件，将细胞自动机加密IP核的结果寄存器中数据写入该密文文件，
否则直接将将细胞自动机加密IP核的结果寄存器中数据写入该密文文件追加到已有密文文件的文件尾；
步骤7.5，取下一数据段作为当前待加密的数据段返回步骤7.3继续进行加密，直到最后一个数据段加密后，关闭密文文件，保存配置串。
其中，解密方法包含以下步骤：
步骤8.1，中央控制模块读取加密时所用配置串，使用该配置串配置可配置胚胎电路IP核，由可配置胚胎电路IP核获得其对应的解密规则，并输出该解密规则到细胞自动机图像解密IP核的规则寄存器中；
步骤8.2，中央控制模块读取密文文件，对待解密的图像数据进行分段得到若干数据段；
步骤8.3，中央控制模块将当前待解密的数据段写入细胞自动机图像解密IP核的原文寄存器，然后在细胞自动机图像解密IP核的开始信号寄存器写入‘1’；
步骤8.4，中央控制模块循环检测细胞自动机图像解密IP核的完成信号寄存器所提供完成信号，如果完成信号为‘1’，读取细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据，
如果是当前待解密的数据段是待解密图像数据的第一段则创建原文文件，并将细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据写入原文文件，
否则将细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据追加到已有原文文件的文件尾；
步骤8.5，取进行下一数据段作为当前待解密的数据段返回步骤8.3继续进行解密，直到最后一个数据段解密后，关闭原文文件。
本发明将演化硬件和细胞自动机加密技术结合起来，用FPGA平台实现对图像进行加密，由于演化硬件是可配置的，所以它既可以作搜索密钥的工具，也可以作为规则表的逻辑电路，密钥更换时不需要更换硬件，增加了硬件的重用性。本发明所提供图像加解密系统用反向迭代技术进行加密解密，不仅加密速度快，而且实现了密钥分散，能够随机产生密钥，扩大了密钥空间，使得加密的安全性得到了增强。
附图说明
图1为实施例的系统总体结构图；
图2为实施例的胚胎电路结构图；
图3为实施例的细胞自动机图像加密IP核的结构图；
图4为实施例的主控程序控制流程图；
图5为实施例的加密流程图；
图6为实施例的使用细胞自动机图像加密IP核过程图；
图7为实施例的解密流程图。
具体实施方式
本实例是在XC2VP30 FPGA开发板上实现，使用PowerPC作为处理器，使用片上内存BRAM(实施例采用128KB容量)和片外内存DDR SDRAM(实施例采用512MB容量)作为存储器，采用CF卡作为非易失性存储器存储图像数据。无论是加解密前后的图像数据都存放在CF卡中。由于FPGA平台的片上内存BRAM有限，增加一个512MB的内存条DDRSDRAM，可以用来存放软件项目的堆栈。
图1示出的是系统的总体结构图，由于采用了PowerPC作为处理器，系统有两条总线，PLB(Processor Local Bus，处理器局部总线)和OPB(On-Chip Peripheral Bus，片上外设总线)。OPB总线连接一些低速和低性能设备，如可配置胚胎电路IP核(MMA)、细胞自动机图像加密IP核(Encryption)、细胞自动机图像解密IP核(Decryption)和功能选择IP核。OPB总线不直接连接到处理器内核，通过总线桥(plb2opb_bridge)与PLB总线上的设备如内核和存储器联系。而PLB总线用来连接一些高速的设备，如BRAM和DDR SDRAM。具体实施时，为了便于读取CF卡内容，使用了该FPGA开发板提供的用于读取CF卡文件的IP核SysACE(System Advanced Configuration Environment)。在PowerPC上实现的遗传算法模块和中央控制模块，这些模块实际上可以采用软件模块化设计技术实现。
为了便于实施参考，提供实施例的各部分具体设计如下：
图2示出了一种可配置胚胎电路IP核所提供的可能的胚胎电路的结构。该电路由8行8列基本逻辑单元构成，图中基本逻辑单元标记为。基本逻辑单元有三输入一输出，每个输入可选前一列基本逻辑单元的输出(共8个)中的一个，具体选择由配置串(Configuration)决定。假如基本逻辑单元某一个输入的配置串中输入选择值为n，就表示基本逻辑单元的该输入的值是前一列第n行的基本逻辑单元的输出。基本逻辑单元的功能由基本逻辑单元的函数决定，函数类型由配置串决定。凡是输入不超过三个，输出等于一个的函数类型均可，但是为了简化计算，增加运行速度，可以选择一些较简单的函数类型。本实施例中配置串中函数数值与函数类型的对应关系如下表所示(A，B，C分别为三个输入)：
中央控制模块通过读写寄存器与可配置胚胎电路IP核通信。可配置胚胎电路IP核的输入寄存器包括复位信号位、开始位、原文数据项位和配置串位；输出寄存器包括密文数据项位和完成信号位。
假设加密的半径为r，则可配置胚胎电路IP核的输入寄存器的原文数据项为2r+1位，输出寄存器的密文数据项为1位。
同一配置串对应的加密规则和解密规则相同，由配置串生成加密规则或解密规则的方法为：
1.用该配置串配置可配置胚胎电路IP核中的可配置胚胎电路。具体实施例中：中央控制模块首先在可配置胚胎电路IP核的输入寄存器的复位信号位写‘1’，然后写‘0’，完成该IP核的复位操作。然后在该IP核的输入寄存器的配置串位写入遗传算法提供的配置串。
2.依次以0到22r+1-1之间的数作为可配置胚胎电路IP核输入寄存器的原文数据项，计算密文数据项。具体实施例中：中央控制模块首先在可配置胚胎电路IP核的输入寄存器的开始位写入‘1’，然后循环检测该IP核输出寄存器中的完成信号位，一旦检测到完成信号位为‘1’，表示计算完成，中央控制模块读取输出寄存器中密文数据项的数据。
3.全部22r+1个原文数据项的密文数据项计算完毕后，中央控制模块将22r+1个密文数据项从高到低依次排列，所组成的二进制串就构成了该配置串对应的加密规则或解密规则。
可配置胚胎电路IP核检测到其输入寄存器的开始位为‘1’后，在该IP核内部时钟信号(即FPGA的系统时钟)的控制下依次计算第1列，第2列，到第8列的每个基本逻辑单元的输出。在计算某一列时，该列的8个基本单元是同时进行运算的。具体实施中可根据FPGA的时延情况设定每列的计算时间，本实施例中设定为1个时钟周期，一列计算完成后计算下一列的值。最后一列计算完毕后，将第一行第八列的基本逻辑单元的输出值写入到可配置胚胎电路IP核的输出寄存器的密文数据项位，并置输出寄存器的完成信号位为‘1’；
所述细胞自动机图像加密IP核采用现有技术中的细胞自动机反向迭代加密技术中的正向循环移位加密方式实现数据加密，实现程序不详细介绍，具体实施见参考文献：张传武，沈野樵，彭启宗，细胞自动机反向迭代加密技术研究[J]，计算机学报，2004。实施例中，采用硬件演化方式实现细胞自动机图像加密IP核，可以设置原文寄存器、开始信号寄存器、规则寄存器、结果寄存器和完成信号寄存器；细胞自动机图像加密IP核的输入为待加密的图像数据和加密规则，输出为对图像数据的加密结果。图3示出了细胞自动机图像加密IP核的结构图。该IP核的输入为加密规则rule、原文indata和开始信号start；输出为输出密文outdata和完成信号finish，分别对应程序中的规则寄存器、原文寄存器、开始信号寄存器、结果寄存器和完成信号寄存器；完成的功能是对原文寄存器中的数据加密，并将加密结果放在结果寄存器中。生成该IP核的时候，FPGA平台会自带时钟信号clk和复位信号reset，以便提供工作时钟和支持复位操作。
细胞自动机图像解密IP核采用细胞自动机反向迭代加密技术中的逆向循环移位解密方式实现数据解密，实现程序不详细介绍，具体实施见参考文献：张传武，沈野樵，彭启宗，细胞自动机反向迭代加密技术研究[J]，计算机学报，2004。细胞自动机图像解密IP核的结构与细胞自动机图像加密IP核的结构可以完全相同，实施例中细胞自动机图像解密IP核包括原文寄存器、复位信号寄存器、开始信号寄存器、规则寄存器、结果寄存器和完成信号寄存器；细胞自动机图像解密IP核的输入为待解密的图像数据和解密规则，输出为对图像数据的解密结果。其完成的功能是对原文寄存器中数据解密，并将解密的结果放在结果寄存器中。
所述功能选择IP核至少包含一个有功能选择位的寄存器，功能选择位如果为“真”表示要求系统进行加密，如果为“假”则要求系统执行解密。具体实施时，功能选择IP核可用一个FPGA平台上的开关通过引脚绑定到功能选择位，用开关的“真”，“假”，表示功能选择的“真”，“假”。
图4示出实施例的中央控制模块的控制流程图。中央控制模块首先检测功能选择IP核寄存器中的功能选择位，如果为“真”，执行加密过程；为“假”则执行解密过程。
图5示出加密过程。演化可配置胚胎电路的具体实施方式是：以可配置胚胎电路的配置串作为遗传算法的个体，遗传算法模块通过遗传算法演化可配置胚胎电路。遗传算法是一种很常用的智能算法，本发明不予赘述。遗传算法中的个体送去中央控制模块评价其适应值。中央控制模块根据遗传算法模块提供的配置串生成加密规则，分析加密规则并返回该个体的适应值给遗传算法模块(本实施例中以加密规则二进制表示中0和1的数目的差的绝对值作为遗传算法个体的适应值)。当某个体适应值达到目标适应值后，将该个体作为最优个体，遗传算法模块停止演化可配置胚胎电路。中央控制模块用最优个体作为配置串配置可配置胚胎电路IP核中的胚胎电路，计算得出最优个体对应的加密规则。
中央控制模块将所得到的加密规则写入到细胞自动机图像加密IP核的规则寄存器中，然后中央控制模块读取待加密的图像文件并将其中图像数据分段，依次对各段使用细胞自动机图像加密IP核加密。细胞自动机图像加密IP核完成加密后，如果是图像的第一个数据段，则中央控制模块要在非易失性存储器上创建密文文件，并将细胞自动机图像加密IP核的结果寄存器中的数据写入到该密文文件中，如果是图像的最后一个数据段，则中央控制模块写入结果寄存器中的数据后关闭该密文文件，如果既不是第一分段也不是最末分段，则将细胞自动机图像加密IP核的结果寄存器中的数据追加到密文文件尾。本发明建议采用循环处理方式，在每个当前待加密的数据段加密完成后，取下一数据段作为当前待加密的数据段重复进行同样的加密过程，直到最后一个数据段加密后关闭当前密文文件。最后还可以保存配置串到非易失性存储器，以便进行解密时应用。
图6示出了使用细胞自动机图像加密IP核的工作过程为：在对整个文件加密前首先在细胞自动机加密IP核的规则寄存器中写入加密规则；然后在原文寄存器中写入当前待加密的数据段；再在开始寄存器置开始位为‘1’，即开始信号start＝1；之后中央控制模块不断的检测细胞自动机图像加密IP核的完成信号寄存器中完成信号finish，一旦检测到完成信号寄存器中的完成信号finish＝1，则表明加密完成，细胞自动机图像加密IP核结果寄存器中的数据即为原文寄存器中数据按加密规则加密的结果。
图7示出了图像解密过程：解密过程为：中央控制模块读取解密的密钥，即可配置胚胎电路的配置串，用该配置串配置可配置胚胎电路，计算得出解密规则。中央控制模块将所得到的解密规则写入到细胞自动机图像解密IP核的规则寄存器中，然后中央控制模块读取待解密的图像文件并将其中图像数据分段，依次对各段使用细胞自动机图像解密IP核解密。细胞自动机图像解密IP核完成解密后，如果解密的数据段是图像的第一个数据分段，则中央控制模块要在非易失性存储器上创建原文文件，并将细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据写入到该原文文件中，如果是图像文件的最后一个数据段，则中央控制模块写入结果寄存器中的数据后关闭该原文文件，如果既不是第一分段也不是最末分段，则将细胞自动机图像解密IP核的结果寄存器中的数据追加到原文文件尾。本发明建议采用循环处理方式，在每个当前待解密的数据段解密完成后，取下一数据段作为当前待解密的数据段重复进行同样的解密过程，直到最后一个数据段解密后关闭当前原文文件。解密过程不需要演化配置串和保存配置串。
使用细胞自动机图像解密IP核的工作过程与使用细胞自动机图像加密IP核类似：在对整个文件解密前首先在细胞自动机解密IP核的规则寄存器中写入解密规则；对某段数据解密时，首先在原文寄存器中写入待解密的数据段；再在开始寄存器置开始位为‘1’，即开始信号start＝1；之后中央控制模块不断的检测细胞自动机图像解密IP核的完成信号寄存器，一旦检测到完成信号寄存器中的完成信号finish＝1，则表明解密完成，细胞自动机图像解密IP核结果寄存器中的数据即为原文寄存器中数据按解密规则解密的结果。
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