数字积分器的设计

利用混沌系统进行保密通信的研究已成为国内外混沌理论研究的重要环节。而此研究不仅局限在理论研究与仿真实验上，构造混沌保密通信系统也已成为重要研究方向之一。设计混沌保密通信系统，数字积分器是重要环节。本文主要论述了用DSP Builder软件工具设计数字积分的过程。同时将设计的积分器模块封装为独立的模块，并对这个封装后的模块进行了大量的实验，用实验结果验证了设计方法的有效性与实用性。
关键词：数字积分器、DSP Builder、封装、混沌保密通信

1． 在设计混沌保密通信系统中，利用先进的建模方式，即首先利用了MATALB中Simulink下的DSP Builder工具箱（美国Altera公司开发），对混沌系统进行设计。在该系统设计当中，用到加法器、放大器、延时器、数据选择器、阶跃脉冲信号发生器等器件，而积分器是电路中最重要的单元，Builder本身提供的积分模块（integrator）只能对有符号整数积分，所以开始对积分器进行设计。人们对于积分器的研究经历了线性积分器、Clegg积分器以及王勇积分器、新型积分器等等的几个阶段。对积分器的设计一般都是采用无源器件设计,即由电阻、电容和放大器组成的连续时间电路。随着大规模集成电路发展，如何在算法上解决数字信号的积分问题，使之应用于数字设备中是一个亟待解决的问题。
本文提出了一种新的数字积分器设计方法。可以通过数字积分器对输入模拟量进行积分,并将积分值转化为数字量，同时显示输入和输出的关系。因而它可以进行数字仿真、下载并应用到数字电路当中，同时可以应用到线性和非线性微分方程的数值求解等运算中，构成混沌系统。数字积分器首先分别设计了加法、乘法、逐次累加、初值设置各个组成部分，最后将其封装成一个独立的积分器模块。它的优点是克服了MATLAB中 Simulink直接提供给我们的1/s的模块只能应用在连续时间域中，而不能应用在离散域的不足；又克服了DSP的缺点。所设计的积分器能够完成有符号浮点数的积分，并利用此积分器设计了非线性常微分方程组（连续Lorenz混沌系统）及输出序列，并经测试证明所设计的积分器在电路应用中能得到正确的输出结果。
2．积分器的理论基础
在数学上积分是求取某一曲线下面积的过程。如矩形法[1]就是把曲边梯形分成若干个窄曲边梯形，然后用