动漫做3d游戏下载网站,网站开发需要的所有技术,无需注册免费创建网站,重庆项目信息网一、RNG简介 二、RNG框图介绍 三、RNG相关寄存器介绍 四、RNG相关HAL库驱动介绍 五、RNG基本驱动步骤 六、编程实战 七、总结
一、RNG简介 随机数发生器#xff08;RNG#xff09;在计算机科学和密码学中具有广泛的应用场景#xff0c;包括但不限于以下几个方面#xff1a…一、RNG简介 二、RNG框图介绍 三、RNG相关寄存器介绍 四、RNG相关HAL库驱动介绍 五、RNG基本驱动步骤 六、编程实战 七、总结
一、RNG简介 随机数发生器RNG在计算机科学和密码学中具有广泛的应用场景包括但不限于以下几个方面 验证码在网络安全和用户验证中随机数用于生成验证码增加系统的安全性防止机器人攻击和恶意访问。 密码学随机数在密码学中扮演着重要角色用于生成密钥、初始化向量IV和盐等增加加密算法的安全性。 概率学和统计学随机数被用于模拟概率分布和随机变量进行蒙特卡罗模拟、蒙特卡罗积分等用于解决统计学和概率学中的问题。 游戏在游戏开发中随机数被广泛用于生成游戏中的随机事件、随机地图、随机怪物属性等增加游戏的趣味性和挑战性。
随机数的重要特性是无法预测的、无规律性的、独立分布的。真随机数由物理过程生成具有完全随机的性质而伪随机数则是通过确定性算法计算出来的虽然看起来像是随机的但是在一定条件下可能会被预测到。在安全性要求较高的场景中通常会使用真随机数发生器。
二、RNG框图介绍 RNGRandom Number Generator采用模拟电路实现其基本原理如下 模拟电路结构RNG通常由几个环形振荡器组成。这些振荡器的输出经过异或运算产生种子seed作为随机数生成的初始值。 LFSR线性反馈移位寄存器LFSR类似于一个“生产车间”接收大量的种子输入。种子通过LFSR处理后其内容传送到RNG数据寄存器RNG_DR用于随机数的生成。 时钟检查器和故障检测器类似于“质检”时钟检查器和故障检测器负责检测种子是否出现异常序列以及fpll48clk是否过低。这些异常情况会在RNG_SR寄存器的相关位显示并可以触发中断。 中断功能RNG通常设置了中断功能当种子出现异常序列或fpll48clk过低时会产生中断信号以便系统进行相应的处理或响应。
总体而言RNG通过模拟电路实现利用环形振荡器、LFSR和时钟检查器等组件生成随机数种子并在检测到异常情况时产生中断确保随机数生成的安全性和可靠性。
三、RNG相关寄存器介绍 这是RNG模块的关键寄存器及其作用 RNG_CRRNG控制寄存器 用途控制随机数发生器的启用和中断的使能。作用通过设置该寄存器的位来启用或禁用随机数发生器并控制中断功能的使能。 RNG_SRRNG状态寄存器 用途显示RNG当前的一些状态信息。作用该寄存器的特定位用于显示RNG模块的状态例如随机数生成完成、时钟故障等。 RNG_DRRNG数据寄存器 用途存储生成的32位随机数值。作用随机数生成器生成的随机数会被存储在该寄存器中供后续程序使用。 四、RNG相关HAL库驱动介绍 这是与RNG模块相关的驱动函数及其功能描述以及关联的寄存器 HAL_RNG_Init(…) 关联寄存器RNG_CR功能描述用于初始化RNG模块配置RNG控制寄存器启用或禁用随机数发生器以及中断。 HAL_RNG_MspInit(…) 初始化回调功能描述在初始化过程中调用用于初始化RNG模块的外设、时钟和选择时钟源等。 HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(…) 关联寄存器RCC_BDCR功能描述设置RNG模块的时钟源通常设置为PLL。 HAL_RNG_GenerateRandomNumber(…) 关联寄存器RNG_DR功能描述用于生成随机数会检查DRDY位以确定是否有随机数可用并读取随机数。 __HAL_RCC_RNG_CLK_ENABLE(…) 关联寄存器AHB2ENR功能描述使能RNG模块的时钟确保RNG模块能够正常工作。 __HAL_RNG_GET_FLAG(…) 关联寄存器RNG_SR功能描述用于获取RNG模块相关的标记例如随机数生成完成标志位等。
五、RNG基本驱动步骤 RNG基本驱动步骤 使能RNG时钟 使用 __HAL_RCC_RNG_CLK_ENABLE() 函数来启用RNG模块的时钟。 初始化随机数发生器 使用 HAL_RNG_Init() 函数初始化RNG模块配置RNG控制寄存器等。在初始化过程中需要调用 HAL_RNG_MspInit() 函数来初始化RNG模块的外设、时钟以及选择时钟源等设置可能需要使用 HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig() 函数来配置RNG模块的时钟源。 读取随机数值 使用 HAL_RNG_GenerateRandomNumber() 函数来生成随机数。在生成随机数之前通常会判断 DRDY 位以确保随机数已经就绪可以读取。
六、编程实战 按键输入
rng.c
#include ./BSP/RNG/rng.h
#include ./SYSTEM/delay/delay.hRNG_HandleTypeDef g_rng_handle; /* RNG控制句柄 *//*** brief 初始化RNG模块* retval 返回值0成功1失败*/
uint8_t rng_init(void)
{uint16_t retry 0; /* 重试计数器 */g_rng_handle.Instance RNG; /* RNG实例 */HAL_RNG_Init(g_rng_handle); /* 初始化RNG模块 *//* 等待RNG准备就绪 */while ((__HAL_RNG_GET_FLAG(g_rng_handle, RNG_FLAG_DRDY) RESET) (retry 10000)){retry;delay_us(10); /* 延时等待 */}/* 检查RNG是否正常工作 */if (retry 10000){return 1; /* 随机数产生器工作不正常 */}return 0; /* 初始化成功 */
}/*** brief 初始化RNG模块的外设、时钟并选择时钟源* param hrng: RNG句柄*/
void HAL_RNG_MspInit(RNG_HandleTypeDef *hrng)
{RCC_PeriphCLKInitTypeDef rcc_periphclk_init_struct; /* 外设时钟初始化结构体 *//* RNG时钟使能 */__HAL_RCC_RNG_CLK_ENABLE();/* 配置RNG时钟源为PLL */rcc_periphclk_init_struct.PeriphClockSelection RCC_PERIPHCLK_RNG;rcc_periphclk_init_struct.RngClockSelection RCC_RNGCLKSOURCE_PLL;HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(rcc_periphclk_init_struct);
}/*** brief 获取随机数* retval 返回32位随机数*/
uint32_t rng_get_random_num(void)
{uint32_t random_num 0; /* 随机数变量 */HAL_RNG_GenerateRandomNumber(g_rng_handle, random_num); /* 生成随机数 */return random_num; /* 返回随机数 */
}/*** brief 获取指定范围内的随机数* param min: 最小值* param max: 最大值* retval 返回在[min, max]范围内的随机数*/
uint32_t rng_get_random_range(int min, int max)
{uint32_t random_num 0; /* 随机数变量 */HAL_RNG_GenerateRandomNumber(g_rng_handle, random_num); /* 生成随机数 */return random_num % (max - min 1) min; /* 返回指定范围内的随机数 */
}rng.h
#ifndef __RNG_H
#define __RNG_H#include ./SYSTEM/sys/sys.huint8_t rng_init(void); // 初始化RNG模块的外设、时钟并选择时钟源
uint32_t rng_get_random_num(void); // 获取随机数
uint32_t rng_get_random_range(int min, int max); // 获取指定范围内的随机数#endifmain.c
#include ./SYSTEM/sys/sys.h
#include ./SYSTEM/usart/usart.h
#include ./SYSTEM/delay/delay.h
#include ./BSP/LED/led.h
#include ./BSP/KEY/key.h
#include ./BSP/RNG/rng.hint main(void)
{uint8_t key;uint32_t value 0;uint32_t value_range 0;sys_cache_enable(); /* 打开L1-Cache */HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4); /* 设置时钟, 480Mhz */delay_init(480); /* 延时初始化 */usart_init(115200); /* 初始化串口 */led_init(); /* 初始化LED */key_init(); /* 初始化按键 */LED0(0); /* 先点亮LED0 */rng_init(); /* RNG初始化 */while (1){key key_scan(0); /* 得到键值 */if (key){switch (key){case WKUP_PRES: /* 控制LED0(RED)翻转 */value rng_get_random_num();printf(value:%d \r\n, value);LED0_TOGGLE(); /* LED0状态取反 */break;case KEY1_PRES: /* 控制LED1(GREEN)翻转 */value_range rng_get_random_range(0, 9);printf(value_range:%d \r\n, value_range);LED1_TOGGLE(); /* LED1状态取反 */break;case KEY0_PRES: /* 控制LED2(BLUE)翻转 */LED2_TOGGLE(); /* LED2状态取反 */break;} }else{delay_ms(10);}}
}源码
rng.c
#include ./BSP/RNG/rng.h // 引入RNG头文件
#include ./SYSTEM/delay/delay.h // 引入延时函数头文件RNG_HandleTypeDef rng_handle; // 声明RNG句柄变量/*** brief 初始化RNG* param 无* retval 0,成功;1,失败*/
uint8_t rng_init(void)
{uint16_t retry 0;rng_handle.Instance RNG; // 设置RNG句柄的实例HAL_RNG_DeInit(rng_handle); // 重新初始化RNGHAL_RNG_Init(rng_handle); // 初始化RNG// 等待RNG准备就绪while ((__HAL_RNG_GET_FLAG(rng_handle, RNG_FLAG_DRDY) RESET) (retry 10000)){retry; // 尝试次数加1delay_us(10); // 延时10微秒}if (retry 10000){return 1; // 随机数产生器工作不正常返回1}return 0; // 返回0表示初始化成功
}/*** brief RNG底层驱动时钟源设置和使能* note 此函数会被HAL_RNG_Init()调用* param hrng:RNG句柄* retval 无*/
void HAL_RNG_MspInit(RNG_HandleTypeDef *hrng)
{RCC_PeriphCLKInitTypeDef RNGClkInitStruct;// 设置RNG时钟源选择PLL时钟为480MHzRNGClkInitStruct.PeriphClockSelection RCC_PERIPHCLK_RNG; // 设置RNG时钟源为PLLRNGClkInitStruct.RngClockSelection RCC_RNGCLKSOURCE_PLL; // RNG时钟源选择PLLHAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(RNGClkInitStruct); // 配置RNG时钟源__HAL_RCC_RNG_CLK_ENABLE(); // 使能RNG时钟
}/*** brief 得到随机数* param 无* retval 获取到的随机数(32bit)*/
uint32_t rng_get_random_num(void)
{uint32_t randomnum;HAL_RNG_GenerateRandomNumber(rng_handle, randomnum); // 生成随机数return randomnum; // 返回随机数
}/*** brief 得到某个范围内的随机数* param min,max: 最小,最大值.* retval 得到的随机数(rval),满足:minrvalmax*/
int rng_get_random_range(int min, int max)
{ uint32_t randomnum;HAL_RNG_GenerateRandomNumber(rng_handle, randomnum); // 生成随机数return randomnum % (max - min 1) min; // 返回在[min, max]范围内的随机数
}rng.h
#ifndef __RNG_H
#define __RNG_H #include ./SYSTEM/sys/sys.huint8_t rng_init(void); /* RNG初始化 */
uint32_t rng_get_random_num(void); /* 得到随机数 */
int rng_get_random_range(int min,int max); /* 得到属于某个范围内的随机数 */#endifmain.c
#include ./SYSTEM/sys/sys.h
#include ./SYSTEM/usart/usart.h
#include ./SYSTEM/delay/delay.h
#include ./USMART/usmart.h
#include ./BSP/MPU/mpu.h
#include ./BSP/LED/led.h
#include ./BSP/LCD/lcd.h
#include ./BSP/KEY/key.h
#include ./BSP/RNG/rng.hint main(void)
{uint32_t random; // 存储随机数的变量uint8_t t 0, key; // t用于定时计数key存储按键状态sys_cache_enable(); // 打开L1-CacheHAL_Init(); // 初始化HAL库sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4); // 设置时钟, 480Mhzdelay_init(480); // 延时初始化usart_init(115200); // 串口初始化为115200usmart_dev.init(240); // 初始化USMARTmpu_memory_protection(); // 保护相关存储区域led_init(); // 初始化LEDlcd_init(); // 初始化LCDkey_init(); // 初始化按键// 在LCD上显示欢迎信息lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, STM32, RED);lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, RNG TEST, RED);lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, ATOMALIENTEK, RED);// 初始化随机数发生器while (rng_init()) {lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, RNG Error! , RED);delay_ms(200);lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, RNG Trying..., RED);}lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, RNG Ready! , RED);lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, KEY0:Get Random Num, RED);lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, Random Num:, RED);lcd_show_string(30, 180, 200, 16, 16, Random Num[0-9]:, RED); while (1){key key_scan(0); // 检测按键状态// 如果按键KEY0被按下获取一个随机数并在LCD上显示if (key KEY0_PRES){random rng_get_random_num();lcd_show_num(30 8 * 11, 150, random, 10, 16, BLUE);}// 每200ms翻转一次LED0并显示[0,9]范围内的随机数if ((t % 20) 0){LED0_TOGGLE(); // 每200ms,翻转一次LED0random rng_get_random_range(0, 9); // 获取[0,9]范围内的随机数lcd_show_num(30 8 * 16, 180, random, 1, 16, BLUE); // 在LCD上显示随机数}delay_ms(10); // 延时10mst; // 定时计数器递增}
}七、总结
