STM32F407ZG 随机数发生器RNG

原创

已于 2022-08-12 15:02:41 修改 · 913 阅读

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#stm32 #单片机 #arm

于 2022-08-12 14:56:26 首次发布

本文介绍STM32F407ZG开发板上的硬件随机数发生器工作原理及其寄存器配置。通过实验演示如何使用随机数发生器生成32位随机数，并在串口显示。

STM32F407ZG开发板学习（8）

硬件随机数发生器
实验

硬件随机数发生器

RNG处理器是一个以连续模拟噪声为基础的随机数发生器，在主机读数时提供一个 32 位的随机数。

提供由模拟量发生器产生的 32 位随机数
两个连续随机数的间隔为 40 个 PLL48CLK 时钟信号周期
通过监视 RNG 熵来标识异常行为（产生稳定值，或产生稳定的值序列）
可被禁止以降低功耗

原理

原理图

LFSR寄存器的原理介绍：详解线性反馈移位寄存器（LFSR）——引用知乎：come back

随机数发生器采用模拟电路实现。此电路产生馈入线性反馈移位寄存器 (RNG_LFSR) 的种子，用于生成 32 位随机数。
该模拟电路由几个环形振荡器组成，振荡器的输出进行异或运算以产生种子。RNG_LFSR由专用时钟 (PLL48CLK) 按恒定频率提供时钟信息，因此随机数质量与 HCLK 频率无关。当将大量种子引入RNG_LFSR 后，RNG_LFSR 的内容会传入数据寄存器 (RNG_DR)。
同时，系统会监视模拟种子和专用时钟 PLL48CLK。状态位（RNG_SR 寄存器中）指示何时在种子上出现异常序列，或指示何时 PLL48CLK 时钟频率过低。检测到错误时生成中断。

寄存器

RNG 与控制寄存器、数据寄存器和状态寄存器相关联。必须通过字（32 位）进行访问。

RNG 控制寄存器 (RNG_CR)

仅使用2、3位，其他位保留，必须保持复位值。

RNG 状态寄存器 (RNG_SR)

RNG 数据寄存器 (RNG_DR)

RNG_DR 寄存器是只读寄存器，在读取时提供 32 位随机数值。读取后，此寄存器在最多 40 个 PLL48CLK 时钟周期后，提供新的随机数值。在读取 RNDATA 值之前，软件必须检查 DRDY 位是否已置 1。

实验

使用RNG生成随机数，通过串口显示。
此实验仅获取随机数，暂不对随机数产生错误时的中断做出处理。

使用及配置步骤

使能RNG时钟。该时钟来自PLL48CK。
使能RNG，即CR中的RNGEN位置1。
根据SR中的DRDY标志位可以判断是否能读取随机数。

代码

串口的作用只做显示，无需从PC发送数据，因此也无需配置中断。此处我直接使用了我另一篇文章串口通信+固定首尾帧传输数据中的串口配置源文件和头文件，不再贴出。

rng.c

/*********************************
    函数名：rng_init
    简介：初始化RNG
    参数：无
    返回：0 --初始化成功
         1 --初始化超时，失败
**********************************/
uint8_t rng_init(void)
{
   
   
    uint16_t retry = 0;
    
    //使能RNG时钟
    RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_RNG, ENABLE);
    RNG_Cmd(ENABLE);//使能RNG
    
    while(