【ZIGBEE(CC2530)学习】12-CC2530基础实验——随机序列发生器配置

原创已于 2025-08-16 14:44:16 修改 · 852 阅读

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于 2025-08-16 14:37:07 首次发布

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一、实验介绍

简单来说，随机数就是一个数列，这个数列可能满足一定的概率分布，也许其满足的分布并不为我们所知。
随机数发生器有如下功能：

产生伪随机字节，可以被 CPU 读取，或由命令选通处理器直接使用。
计算写入到 RNDH 的 CRC16 字节。
由写入到 RNDL 的值播种。

二、实验目的

通过本实验了解CC2530 的随机数发生器配置；
通过本实验了解CC2530的随机数发生器功能的运用。

三、实验设备

3.1、硬件设备

ZIGBEE开发板
SmartRF04EB仿真器
Micro-USB线

3.2、软件环境

IAR Embedded Workbench for 8051集成开发环境
串口调试助手

四、实验原理

4.1、随机发生器

随机发生器是一个16位的LFSR(线性反馈移位寄存器)，带有多项式(即CRC16)。根据执行的操作，它使用不同级别的展开值。
在这里插入图片描述
当ADCCON1.RCTRL位置11时，关闭随机发生器。

4.2、随机发生器的运行

随机发生器的运行由ADCCON1.RCTRL控制，LFSR的16位移位寄存器的当前值可以从RNDH和RNDL寄存器中读取。

4.2.1、伪随机序列的生成

ADCCON1.RCTRL置00为默认操作，是命令选通处理器每次读取随机值就会通知一次LFSR。将ADCCON1.RCTRL置01也可以更新LFSR，将每次通知LFSR，当操作完成时该位自动清除。

4.2.2、种子值的产生

计算机使用随机算法计算前需要给算法一个初始值，即种子值，算法通过对该值的运算获取随机数。
LFSR可以通过两次写入RNDL寄存器产生种子值，每次写入，LFSR的低8位复制到高8位，低8位替换为新写入的数据。
当需要一个真正的随机值，LFSR 应通过写入 RNDL 产生种子，随机值来自在 RF 接收路径的 IF_ADC。要使用这种产生种子的方法，无线电必须首先上电。无线电应处于无限 TX 状态，以避免 RX 状态可能的同步检测。来自 IF_ADC 的随机值从 RF 寄存器 RFRND 中读出。读出的值作为种子值写入 RNDL 寄存器，如上所述，注意这可以在为正常任务使用无线电时完成。
种子值为0x0000或0x8003将会导致LFSR中的值通知之后不会改变，因此不能产生随机数。

4.2.3、CRC16

计算一个字节序列的CRC(循环冗余校验)值可以用LFSR，写入RNDH寄存器将触发一个CRC计算。
在计算CRC计算前，LFSR必须通过写入RNDL产生一个随机数，产生用于CRC计算的种子数通常为0x0000或0xFFFF。

4.3、相关寄存器

RNDL和RNDH寄存器存放的是随机值或CRC值的结果，读取随机数时，RNDH的低8位为随机数的高8位，RNDL的低8位为随机数的低8位。
在这里插入图片描述

五、实验演示

现在演示的是，给定一个种子值，生成随机数并在串口显示。
首先创建rnd.c和rnd.h文件，在rnd.c文件内初始化也就是给定一个种子值，对应存入RNDH和RNDL寄存器，生成对应的随机数：

#include "headfile.h"

void rnd_init(uint16_t seed)
{
    RNDH = seed >>8;                //将种子值的高8位写入RNDH
    RNDL = seed;                    //将种子值写入RNDL
}

uint16_t getrandomnum(void)
{
    ADCCON1 |= 0x04;                //0000 0100 使能随机发生器
    uint16_t rand;
    rand = RNDH;                    //将RNDH的数据写入rand的高8位
    rand <<= 8;
    rand |= RNDL;                   //将RNDL的数据写入rand的低8位
    return rand;
}

在main.c内调用这两个函数生成随机数，取这个数的低3位，并在串口显示该值，记得要切换时钟源为32MHz：

#include "iocc2530.h"
#include "headfile.h"

char buf[20];
void main(void)
{
    clk32m_init();
    uart0_init();
    rnd_init(0x2000);                       //给定种子值为0x2000
    //注意种子值不可为0x0000和0x8003
    uint16_t rand = getrandomnum();         //获取随机数
    buf[2] = (rand)%10 + '0';               //获取个位数
    buf[1] = (rand/10)%10 + '0';            //获取十位数
    buf[0] = (rand/100)%10 + '0';           //获取百位数
    //将整数转换为对应的字符型，只需加上'0'
    uartsendstring(buf,3);
    uartsendstring("\r\n",2);
    while(1);
}

打开串口助手，观察现象：
在这里插入图片描述
接下来利用无线电随机生成种子数：

void rnd_init(void)
{
    RFRND = 0x04;                   //无线电上电
    while(RFRND & 0x10);            //等待上电完毕
    RFST = 0xE2;                    //让无线电处于无限TX状态
    ADCCON1 &= ~0x0C;               //正常运行发生器
    RNDH = ADCTEST2;
    ADCCON1 |= 0x04;                //使能随机发生器
}

每次按下按键1使能外部中断，生成一个随机数，对随机数的个位数进行对3取余并实现以下功能：
余数为0时LED1亮，LED2灭，LED3灭；
余数为1时LED1灭，LED2亮，LED3灭；
余数为2时LED1灭，LED2灭，LED3亮。
外部中断配置参考实验“4-CC2530 外部中断配置”。
通过以下程序实现：

#include "iocc2530.h"
#include "headfile.h"

char buf[20];
uint16_t rand;
void main(void)
{
    clk32m_init();
    uart0_init();
    rnd_init();
    key_init();
    led_init();
    while(1)
    {
        switch((rand%10)%3)                         //对随机数的个位数进行3取余
        {
        case 0:led_proc(1,1);led_proc(2,0);led_proc(3,0);break;
        case 1:led_proc(1,0);led_proc(2,1);led_proc(3,0);break;
        case 2:led_proc(1,0);led_proc(2,0);led_proc(3,1);break;
        default:break;
        }
    }
}

#pragma vector = P0INT_VECTOR
__interrupt void P0_int(void)
{
    if(P0IFG & 0x01)
    {
        uint8_t state=0;
        delayms(10);
        rand = getrandomnum();                      //获取随机数
        state++;
        while(KEY1 == 0);
        delayms(10);
        if(state)
        {
            buf[2] = (rand)%10 + '0';               //获取个位数
            buf[1] = (rand/10)%10 + '0';            //获取十位数
            buf[0] = (rand/100)%10 + '0';           //获取百位数
            uartsendstring(buf,3);
            uartsendstring("\r\n",2);
        }
    }
    P0IFG = 0;
    P0IF = 0;
}