MCU微課堂

CKS32F4xx系列RNG功能

隨機數發生器簡介

CKS32F4xx系列自帶了硬件隨機數發生器（RNG），RNG處理器是一個以連續模擬噪聲為基礎的隨機數發生器，在主機讀數時提供一個32位的隨機數。

CKS32F4xx系列的隨機數發生器框圖如圖1所示：

圖1.RNG框圖

CKS32F4xx系列的隨機數發生器（RNG）采用模擬電路實現。此電路產生饋入線性反饋移位寄存器(RNG_LFSR)的種子，用于生成32位隨機數。

該模擬電路由幾個環形振蕩器組成，振蕩器的輸出進行異或運算以產生種子。RNG_LFSR由專用時鐘(PLL48CLK)按恒定頻率提供時鐘信息，因此隨機數質量與HCLK頻率無關。當將大量種子引入RNG_LFSR后，RNG_LFSR的內容會傳入數據寄存器(RNG_DR)。

同時，系統會監視模擬種子和專用時鐘PLL48CLK，當種子上出現異常序列，或PLL48CLK時鐘頻率過低時，可以由RNG_SR寄存器的對應位讀取到，如果設置了中斷，則在檢測到錯誤時，還可以產生中斷。

RNG寄存器

我們介紹下CKS32F4xx系列隨機數發生器（RNG）的幾個寄存器。

圖2.RNG控制寄存器

圖2為RNG的CR寄存器，其只有bit2和bit3有效，用于使能隨機數發生器和中斷。我們一般不用中斷，所以只需要設置bit2為1，使能隨機數發生器即可。

圖3.RNG狀態寄存器

圖3為RNG狀態寄存器：RNG_SR。該寄存器我們僅關心最低位（DRDY位），該位用于表示RNG_DR寄存器包含的隨機數數據是否有效，如果該位為1，則說明RNG_DR的數據是有效的，可以讀取出來了。讀RNG_DR后，該位自動清零。

圖4.RNG數據寄存器

圖4為RNG數據寄存器：RNG_DR。在RNG_SR的DRDY位置位后，我們就可以讀取該寄存器獲得32位隨機數值。此寄存器在最多40個PLL48CK時鐘周期后，又可以提供新的隨機數值。

至此，隨機數發生器的寄存器，我們就介紹完了。接下來，我們看看要使用庫函數操作隨機數發生器，應該如何設置。

配置隨機數發生器

1.使能隨機數發生器時鐘

要使用隨機數發生器，必須先使能其時鐘。隨機數發生器時鐘來自PLL48CK，通過AHB2ENR寄存器使能。所以我們調用使能AHB2總線外設時鐘的函數使能RNG時鐘即可：

RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_RNG, ENABLE);

2.使能隨機數發生器

這個就是通過RNG_CR寄存器的最低位設置為1，使能隨機數發生器。當然，如果需要用到中斷，你快還可以使能RNG中斷。本章我們不用中斷。庫函數中使能隨機數發生器的方法為：

RNG_Cmd(ENABLE);

3.判斷DRDY位，讀取隨機數值

經過前面兩個步驟，我們就可以讀取隨機數值了，不過每次讀取之前，必須先判斷 RNG_SR寄存器的DRDY位，如果該位為1，則可以讀取RNG_DR得到隨機數值，如果不為1，則需要等待。

獲取隨機數發生器狀態的函數為：

FlagStatus RNG_GetFlagStatus(uint8_t RNG_FLAG);

判斷數據是否有效的入口參數為 RNG_FLAG_DRDY，所以等待就緒的方法為：

while(RNG_GetFlagStatus(RNG_FLAG_DRDY)==RESET);

判斷數據有效后，然后我們讀取隨機數發生器產生的隨機數即可，調用函數為：

uint32_t RNG_GetRandomNumber(void);

審核編輯：彭菁