sms4_cal.v

Verilog实现的SMS4

    if(!rst_n)
           cal_t   <=  5'd0 ;
    else if(SMS4_sw_rst)
           cal_t   <=  5'd0 ;
    else if((cal_data || cal_secret) && one_ring_end)
           cal_t   <= cal_t + 1'b1;
    else if(data_ready)
           cal_t   <=  5'd0;

// enable signal to indicate the engine is calating the secret or data
always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
  if(!rst_n)
    cal_secret <= 1'b0;
  else if(SMS4_sw_rst)
    cal_secret <= 1'b0;
  else if(start_pulse && secret_update)
    cal_secret <= 1'b1;
  else if(secret_update_clr)
    cal_secret <= 1'b0;
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
  if(!rst_n)
    cal_data <= 1'b0;
  else if(SMS4_sw_rst)
    cal_data <= 1'b0;
  else if(cal_secret || SMS4_ready)
    cal_data <= 1'b0;
  else if(secret_update_clr_delay)
    cal_data <= 1'b0;
  else if(logic_start)
    cal_data <= 1'b1;
end
           
wire secret_update_clr = secret_update && cal_t==5'd31 && cnt_in_ring ==4'd6;

always@(posedge clk or negedge rst_n)
    if(!rst_n)
      secret_update_clr_delay  <= 1'b0;
    else
      secret_update_clr_delay  <= secret_update_clr;

// data_ready for informing mcu to read the data, it is a "high" active and long signal 

always@(posedge clk or negedge rst_n)
    if(!rst_n)
          data_ready  <= 1'b0;
    else if(SMS4_sw_rst /*|| read_state*/)
          data_ready  <= 1'b0;
    else if(!secret_update && cal_t == 5'd31 && one_ring_end && logic_start)
          data_ready  <= 1'b1;
    else data_ready <= 1'b0;
          
always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
    if(!rst_n)
           ready_delay   <=   1'b0;
    else if(SMS4_sw_rst)
           ready_delay   <=   1'b0;
    else 
           ready_delay   <=   data_ready;
end

assign  SMS4_ready = data_ready & (!ready_delay);


//function for different operation
function [31:0] lc_data;
input [31:0] B;
   lc_data = B ^ ({B[29:0],B[31:30]}) ^ ({B[21:0],B[31:22]}) ^ ({B[13:0],B[31:14]}) ^ ({B[7:0],B[31:8]}) ;
endfunction

function [31:0] lc_secret;
input [31:0] B;
   lc_secret = B ^ ({B[18:0],B[31:19]}) ^ ({B[8:0],B[31:9]}) ;
endfunction

function [31:0] tfunc;
input [31:0] a;
reg [7:0] a0,a1,a2,a3;
  begin
	a0 = a[7:0];
	a1 = a[15:8];
	a2 = a[23:16];
	a3 = a[31:24];
	tfunc = {sbox(a3),sbox(a2),sbox(a1),sbox(a0)};
  end
endfunction

function[7:0] sbox;
input[7:0] box_in;
   case(box_in)
8'h00: sbox = 8'hd6;
8'h01: sbox = 8'h90;
8'h02: sbox = 8'he9;
8'h03: sbox = 8'hfe;
8'h04: sbox = 8'hcc;
8'h05: sbox = 8'he1;
8'h06: sbox = 8'h3d;
8'h07: sbox = 8'hb7;
8'h08: sbox = 8'h16;
8'h09: sbox = 8'hb6;
8'h0a: sbox = 8'h14;
8'h0b: sbox = 8'hc2;
8'h0c: sbox = 8'h28;
8'h0d: sbox = 8'hfb;
8'h0e: sbox = 8'h2c;
8'h0f: sbox = 8'h05;
8'h10: sbox = 8'h2b;
8'h11: sbox = 8'h67;
8'h12: sbox = 8'h9a;
8'h13: sbox = 8'h76;
8'h14: sbox = 8'h2a;
8'h15: sbox = 8'hbe;
8'h16: sbox = 8'h04;
8'h17: sbox = 8'hc3;
8'h18: sbox = 8'haa;
8'h19: sbox = 8'h44;
8'h1a: sbox = 8'h13;
8'h1b: sbox = 8'h26;
8'h1c: sbox = 8'h49;
8'h1d: sbox = 8'h86;
8'h1e: sbox = 8'h06;
8'h1f: sbox = 8'h99;
8'h20: sbox = 8'h9c;
8'h21: sbox = 8'h42;
8'h22: sbox = 8'h50;
8'h23: sbox = 8'hf4;
8'h24: sbox = 8'h91;
8'h25: sbox = 8'hef;
8'h26: sbox = 8'h98;
8'h27: sbox = 8'h7a;
8'h28: sbox = 8'h33;
8'h29: sbox = 8'h54;
8'h2a: sbox = 8'h0b;
8'h2b: sbox = 8'h43;
8'h2c: sbox = 8'hed;
8'h2d: sbox = 8'hcf;
8'h2e: sbox = 8'hac;
8'h2f: sbox = 8'h62;
8'h30: sbox = 8'he4;
8'h31: sbox = 8'hb3;
8'h32: sbox = 8'h1c;
8'h33: sbox = 8'ha9;
8'h34: sbox = 8'hc9;
8'h35: sbox = 8'h08;
8'h36: sbox = 8'he8;
8'h37: sbox = 8'h95;
8'h38: sbox = 8'h80;
8'h39: sbox = 8'hdf;
8'h3a: sbox = 8'h94;
8'h3b: sbox = 8'hfa;
8'h3c: sbox = 8'h75;
8'h3d: sbox = 8'h8f;
8'h3e: sbox = 8'h3f;
8'h3f: sbox = 8'ha6;
8'h40: sbox = 8'h47;
8'h41: sbox = 8'h07;
8'h42: sbox = 8'ha7;
8'h43: sbox = 8'hfc;
8'h44: sbox = 8'hf3;
8'h45: sbox = 8'h73;
8'h46: sbox = 8'h17;
8'h47: sbox = 8'hba;
8'h48: sbox = 8'h83;
8'h49: sbox = 8'h59;
8'h4a: sbox = 8'h3c;
8'h4b: sbox = 8'h19;
8'h4c: sbox = 8'he6;
8'h4d: sbox = 8'h85;
8'h4e: sbox = 8'h4f;
8'h4f: sbox = 8'ha8;
8'h50: sbox = 8'h68;
8'h51: sbox = 8'h6b;
8'h52: sbox = 8'h81;
8'h53: sbox = 8'hb2;
8'h54: sbox = 8'h71;
8'h55: sbox = 8'h64;
8'h56: sbox = 8'hda;
8'h57: sbox = 8'h8b;
8'h58: sbox = 8'hf8;
8'h59: sbox = 8'heb;
8'h5a: sbox = 8'h0f;
8'h5b: sbox = 8'h4b;
8'h5c: sbox = 8'h70;
8'h5d: sbox = 8'h56;
8'h5e: sbox = 8'h9d;
8'h5f: sbox = 8'h35;
8'h60: sbox = 8'h1e;
8'h61: sbox = 8'h24;
8'h62: sbox = 8'h0e;
8'h63: sbox = 8'h5e;
8'h64: sbox = 8'h63;
8'h65: sbox = 8'h58;
8'h66: sbox = 8'hd1;
8'h67: sbox = 8'ha2;
8'h68: sbox = 8'h25;
8'h69: sbox = 8'h22;
8'h6a: sbox = 8'h7c;
8'h6b: sbox = 8'h3b;
8'h6c: sbox = 8'h01;
8'h6d: sbox = 8'h21;
8'h6e: sbox = 8'h78;
8'h6f: sbox = 8'h87;
8'h70: sbox = 8'hd4;
8'h71: sbox = 8'h00;
8'h72: sbox = 8'h46;
8'h73: sbox = 8'h57;
8'h74: sbox = 8'h9f;
8'h75: sbox = 8'hd3;
8'h76: sbox = 8'h27;
8'h77: sbox = 8'h52;
8'h78: sbox = 8'h4c;
8'h79: sbox = 8'h36;
8'h7a: sbox = 8'h02;
8'h7b: sbox = 8'he7;
8'h7c: sbox = 8'ha0;
8'h7d: sbox = 8'hc4;
8'h7e: sbox = 8'hc8;
8'h7f: sbox = 8'h9e;
8'h80: sbox = 8'hea;
8'h81: sbox = 8'hbf;
8'h82: sbox = 8'h8a;
8'h83: sbox = 8'hd2;
8'h84: sbox = 8'h40;
8'h85: sbox = 8'hc7;
8'h86: sbox = 8'h38;
8'h87: sbox = 8'hb5;
8'h88: sbox = 8'ha3;
8'h89: sbox = 8'hf7;
8'h8a: sbox = 8'hf2;
8'h8b: sbox = 8'hce;
8'h8c: sbox = 8'hf9;
8'h8d: sbox = 8'h61;
8'h8e: sbox = 8'h15;
8'h8f: sbox = 8'ha1;
8'h90: sbox = 8'he0;
8'h91: sbox = 8'hae;
8'h92: sbox = 8'h5d;
8'h93: sbox = 8'ha4;
8'h94: sbox = 8'h9b;
8'h95: sbox = 8'h34;
8'h96: sbox = 8'h1a;
8'h97: sbox = 8'h55;
8'h98: sbox = 8'had;
8'h99: sbox = 8'h93;
8'h9a: sbox = 8'h32;
8'h9b: sbox = 8'h30;
8'h9c: sbox = 8'hf5;
8'h9d: sbox = 8'h8c;
8'h9e: sbox = 8'hb1;
8'h9f: sbox = 8'he3;
8'ha0: sbox = 8'h1d;
8'ha1: sbox = 8'hf6;
8'ha2: sbox = 8'he2;
8'ha3: sbox = 8'h2e;
8'ha4: sbox = 8'h82;
8'ha5: sbox = 8'h66;
8'ha6: sbox = 8'hca;
8'ha7: sbox = 8'h60;
8'ha8: sbox = 8'hc0;
8'ha9: sbox = 8'h29;
8'haa: sbox = 8'h23;
8'hab: sbox = 8'hab;
8'hac: sbox = 8'h0d;
8'had: sbox = 8'h53;
8'hae: sbox = 8'h4e;
8'haf: sbox = 8'h6f;
8'hb0: sbox = 8'hd5;
8'hb1: sbox = 8'hdb;
8'hb2: sbox = 8'h37;
8'hb3: sbox = 8'h45;
8'hb4: sbox = 8'hde;
8'hb5: sbox = 8'hfd;
8'hb6: sbox = 8'h8e;
8'hb7: sbox = 8'h2f;
8'hb8: sbox = 8'h03;
8'hb9: sbox = 8'hff;
8'hba: sbox = 8'h6a;
8'hbb: sbox = 8'h72;
8'hbc: sbox = 8'h6d;
8'hbd: sbox = 8'h6c;
8'hbe: sbox = 8'h5b;
8'hbf: sbox = 8'h51;
8'hc0: sbox = 8'h8d;
8'hc1: sbox = 8'h1b;
8'hc2: sbox = 8'haf;
8'hc3: sbox = 8'h92;
8'hc4: sbox = 8'hbb;
8'hc5: sbox = 8'hdd;
8'hc6: sbox = 8'hbc;
8'hc7: sbox = 8'h7f;
8'hc8: sbox = 8'h11;
8'hc9: sbox = 8'hd9;
8'hca: sbox = 8'h5c;
8'hcb: sbox = 8'h41;
8'hcc: sbox = 8'h1f;
8'hcd: sbox = 8'h10;
8'hce: sbox = 8'h5a;
8'hcf: sbox = 8'hd8;
8'hd0: sbox = 8'h0a;
8'hd1: sbox = 8'hc1;
8'hd2: sbox = 8'h31;
8'hd3: sbox = 8'h88;
8'hd4: sbox = 8'ha5;
8'hd5: sbox = 8'hcd;
8'hd6: sbox = 8'h7b;
8'hd7: sbox = 8'hbd;
8'hd8: sbox = 8'h2d;
8'hd9: sbox = 8'h74;
8'hda: sbox = 8'hd0;
8'hdb: sbox = 8'h12;
8'hdc: sbox = 8'hb8;
8'hdd: sbox = 8'he5;
8'hde: sbox = 8'hb4;
8'hdf: sbox = 8'hb0;
8'he0: sbox = 8'h89;
8'he1: sbox = 8'h69;
8'he2: sbox = 8'h97;
8'he3: sbox = 8'h4a;
8'he4: sbox = 8'h0c;
8'he5: sbox = 8'h96;
8'he6: sbox = 8'h77;
8'he7: sbox = 8'h7e;
8'he8: sbox = 8'h65;
8'he9: sbox = 8'hb9;
8'hea: sbox = 8'hf1;
8'heb: sbox = 8'h09;
8'hec: sbox = 8'hc5;
8'hed: sbox = 8'h6e;
8'hee: sbox = 8'hc6;
8'hef: sbox = 8'h84;
8'hf0: sbox = 8'h18;
8'hf1: sbox = 8'hf0;
8'hf2: sbox = 8'h7d;
8'hf3: sbox = 8'hec;
8'hf4: sbox = 8'h3a;
8'hf5: sbox = 8'hdc;
8'hf6: sbox = 8'h4d;
8'hf7: sbox = 8'h20;
8'hf8: sbox = 8'h79;
8'hf9: sbox = 8'hee;
8'hfa: sbox = 8'h5f;
8'hfb: sbox = 8'h3e;
8'hfc: sbox = 8'hd7;
8'hfd: sbox = 8'hcb;
8'hfe: sbox = 8'h39;
8'hff: sbox = 8'h48;



        default :  sbox = 8'h00;
    endcase 
endfunction          
 
function [31:0] ck;
input [4:0] index;
  case(index)

5'h00: ck = 32'h00070e15; 
5'h01: ck = 32'h1c232a31; 
5'h02: ck = 32'h383f464d; 
5'h03: ck = 32'h545b6269; 
5'h04: ck = 32'h70777e85; 
5'h05: ck = 32'h8c939aa1; 
5'h06: ck = 32'ha8afb6bd; 
5'h07: ck = 32'hc4cbd2d9; 
5'h08: ck = 32'he0e7eef5; 
5'h09: ck = 32'hfc030a11; 
5'h0a: ck = 32'h181f262d; 
5'h0b: ck = 32'h343b4249; 
5'h0c: ck = 32'h50575e65; 
5'h0d: ck = 32'h6c737a81; 
5'h0e: ck = 32'h888f969d; 
5'h0f: ck = 32'ha4abb2b9; 
5'h10: ck = 32'hc0c7ced5; 
5'h11: ck = 32'hdce3eaf1; 
5'h12: ck = 32'hf8ff060d; 
5'h13: ck = 32'h141b2229; 
5'h14: ck = 32'h30373e45; 
5'h15: ck = 32'h4c535a61; 
5'h16: ck = 32'h686f767d; 
5'h17: ck = 32'h848b9299; 
5'h18: ck = 32'ha0a7aeb5; 
5'h19: ck = 32'hbcc3cad1; 
5'h1a: ck = 32'hd8dfe6ed; 
5'h1b: ck = 32'hf4fb0209; 
5'h1c: ck = 32'h10171e25; 
5'h1d: ck = 32'h2c333a41; 
5'h1e: ck = 32'h484f565d; 
5'h1f: ck = 32'h646b7279;

        default : ck = 32'h00000000;
  endcase
endfunction
          
endmodule