数字图像能够为我们提供直观、生动以及形象的信息,使得其在数字信息表达中扮演了一个最要的角色,并得到了广泛的应用。正因为如此,数字图像的安全问题成为了国内外学者不断关注的焦点。图像加密技术是数字图像信息安全的关键所在;因此,研究图像加密技术具有很高的理论和现实意义。AES算法具有较高安全性,但是该加密技术是基于文本加密设计的,对图像数据加密还存在很多弊端;直接用AES算法对图像加密不能完全隐藏图像信息。本文利用了m序列的伪随机特性和最大周期性,对AES加密密钥进行拓展,使得加密密钥在整个数域中呈现高度的随机性,极大的增加了破译难度。设计中FPGA与微机通讯采用PCI Express接口、DMA数据传输方式,并且支持SG-DMA操作方式。DMA模块单向传输速率高达2.8GBtye/s双向传输速率2.6GByte/s,达到了高速数据传输的要求。AES算法采用128比特、10轮加密方式;全流水式密钥生成模块,使得每个时钟周期可以生成10个扩展密钥。为了加解密共用密钥生成模块,采用交叉开关级联FIFO的方式解决了密钥在加密和解密过程中反序的问题。加解密核的密钥空间为(φ(2¹²⁸-1)/n)′(2¹²⁸-1),并且每组128比特的数据块加密密钥均不同,相比文中所列其他设计具有更高的安全性。综合后模块最高运行时钟达422.8MHZ,最高处理带宽为54.12Gbps,均高于其他设计,在系统加密加速中具有实际工程意义。