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|  V1.0  |  2020-03-04  |  gingko  |  初次建立  | 
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===== STM32CubeMX教程二十——STM32产生随机数实验 =====
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1.在主界面选择File-->New Project   或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR  
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_1.png?direct |}}
2.出现芯片型号选择，搜索自己芯片的型号，双击型号，或者点击Start Project进入配置
在搜索栏的下面，提供的各  种查找方式，可以选择芯片内核，型号，等等，可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为：STM32H750IBKx。
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_2.png?direct |}}
3.配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_3.png?direct |}}
4.时基源选择SysTick
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_4.png?direct |}}
5.将PA10,PB7,PB8设置为GPIO_Output
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_5.png?direct |}}
6.引脚模式配置
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_6.png?direct |}}
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_7.png?direct |}}
7.设置串口
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_8.png?direct |}}
8.在NVIC Settings一栏使能接收中断
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_9.png?direct |}}
9.打开随机数发生器（RNG）
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_10.png?direct |}}
10.时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_11.png?direct |}}

11.工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置 我们只用到有限几个，其他的默认即可  IDE我们使用的是 MDK V5.27
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_12.png?direct |}}
12.点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_13.png?direct |}}
  * **Copy all used libraries into the project folder**
  * **将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中**
    * 优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
    * 缺点：体积大，编译时间很长
  * **Copy only the necessary library files**
  * **只复制所需要的.C和.H（推荐）**
    * 优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
    * 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
  * **Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file**
  * **不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C和.H**
    * 优点：体积小，比较节约硬盘空间
    * 缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径
  * 自行选择方式即可
13.然后点击GENERATE CODE  创建工程
{{ :icore4t:icore4t_cube_20_14.png?direct |}}
创建成功，打开工程。

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===== 实验二十：STM32产生随机数实验 =====

==== 一、 实验目的与意义 ====

  - 了解STM32 RNG结构。
  - 了解STM32 RNG特征。
  - 掌握RNG的使用方法。
  - 掌握STM32 HAL库中RNG属性的配置方法。
  - 掌握KEILMDK 集成开发环境使用方法。
==== 二、 实验设备及平台 ====

  - iCore4T 双核心板。[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w137644-251734891.3.5923532fDrMDOe&id=610595120319|点击购买]]
  - JLINK（或相同功能）仿真器。[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]
  - Micro USB线缆。
  - Keil MDK 开发平台。
  - STM32CubeMX开发平台。
  - 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
==== 三、 实验原理 ====

=== 1. 随机数发生器（RNG）介绍 ===
 
  * 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。STM32H750的随机数发生器（RNG）采用模拟电路实现，由内部两个模拟噪声源产生种子，经过采样和归一化处理，再经过线性移位寄存器和判断逻辑，最终输出到RNG_DR，生成32位随机数。
  * 每个模拟噪声源由3个环形振荡器组成，振荡器产生的输出经过异或运算产生种子，经过采样归一化处理后，输出到RNG内部的线性移位寄存器。采样频率由rng_clk时钟提供，因此，随机数质量与HCLK频率无关。当将大量种子引入线性移位寄存器后，经过判断逻辑，最终输出到数据寄存器(RNG_DR)。
  * 同时，系统会监视模拟种子和专用时钟rng_clk，当种子上出现异常序列，或rng_clk时钟频率过低时，可以由RNG_SR寄存器的对应位读取到，如果设置了中断，则在检测到错误时，还可以产生中断。
  * 随机数发生器框图如下所示：
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_20_1.png?direct |}}
=== 2. RNG主要特性 ===

  * (1) RNG提供的32位真随机数由模拟熵源生成并使用块密码AES-CBC进行调节。
  * (2) RNG按照AIS-31预定义类PTG.2评估方法进行验证，该评估方法属于德国通用标准(CC)方案的组成部分。
  * (3) RNG每4x54个AHB时钟周期会生成四个32位随机采样。
  * (4)支持内置连续基本运行状态测试及相关错误管理。包括过低采样时钟检测和重复计数测试。
  * (5) 可被禁止以降低功耗。
  * (6) 具有AMBAAHB从外设，只能通过32位字进行单次访问（否则会针对写访问产生AHB总线错误），请务必注意！任何不等于32位的写操作都可能破坏寄存器内容。
=== 3. RNG寄存器介绍 ===
  * RNG 控制寄存器：RNG_CR，该寄存器各位描述如图所示：
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_20_2.png?direct |}}
  * 该寄存器我们只关心RNGEN 位，该位用于使能随机数发生器，所以必须设置为1。
  * 然后，我们看看 RNG 状态寄存器：RNG_SR，该寄存器各位描述如图所示：
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_20_3.png?direct |}}
  * 该寄存器我们仅关心最低位（DRDY位），该位用于表示RNG_DR寄存器包含的随机数数据是否有效，如果该位为1，则说明RNG_DR的数据是有效的，可以读取出来了。读RNG_DR后，该位自动清零。
  * 最后，我们看看RNG数据寄存器：RNG_DR，该寄存器各位描述如图所示：
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_20_4.png?direct |}}
  * 在RNG_SR的DRDY位置位后，我们就可以读取该寄存器获得32位随机数值。此寄存器在最多216个AHB时钟周期后，又可以提供新的随机数值。
==== 四、 实验程序 ====
=== 1.主函数 ===
<code verilog>
int main(void)
{
  int i;
  int error = 0;
  unsigned int temp = 0;
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  i2c.initialize();
  axp152.initialize();
  axp152.set_dcdc1(3500);//[ARM & FPGA BK1/2/6 &OTHER]
  axp152.set_dcdc2(1200);//[FPGA INT & PLL D]
  axp152.set_aldo1(2500);//[FPGA PLL A]
  axp152.set_dcdc4(3300);//[POWER_OUTPUT]
  axp152.set_dcdc3(3300);//[FPGA BK4][Adjustable]
  axp152.set_aldo2(3300);//[FPGA BK3][Adjustable]
  axp152.set_dldo1(3300);//[FPGA BK7][Adjustable]
  axp152.set_dldo2(3300);//[FPGA BK5][Adjustable]
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_RNG_Init();
  usart2.initialize(115200);                          //设置波特率
  usart2.printf("\x0c");                              //清屏
  usart2.printf("\033[1;32;40m");                     //设置终端字体为绿色
  usart2.printf("Hello,I am iCore4T!\r\n\r\n");   
    for(i = 0; i < 10; i++){    //输出10个随机数
        HAL_Delay(500);
        if(hrng.State != HAL_RNG_STATE_ERROR){
            HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &temp); 
//将RNG产生的随机数赋给temp变量
            usart2.printf("rand[%d] = 0x%08X\r\n",i,temp);  
//打印RNG产生的随机数
        }else{
            error ++;
        }
    }
        if(error == 0){ //打印测试状态
            usart2.printf("\r\nTEST OK!\r\n");
        }else{
            usart2.printf("\r\nTEST FAIL!\r\n");
        }
  while (1)
  {
  }
}

</code>
=== 2.RNG初始化函数 ===
<code verilog>
RNG_HandleTypeDef hrng;        //RNG 句柄
//初始化 RNG
void MX_RNG_Init(void)
{
  hrng.Instance = RNG;
  hrng.Init.ClockErrorDetection = RNG_CED_ENABLE;
  if (HAL_RNG_Init(&hrng) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

</code>
=== 3.HAL_RNG_GenerateRandomNumber函数 ===
<code verilog>
HAL_StatusTypeDef HAL_RNG_GenerateRandomNumber(RNG_HandleTypeDef *hrng, uint32_t *random32bit) 
{
  uint32_t tickstart;
  HAL_StatusTypeDef status = HAL_OK;
  /* 锁定进程 */
  __HAL_LOCK(hrng);
  /* 检查RNG外围设备状态 */
  if (hrng->State == HAL_RNG_STATE_READY)
  {
    /* 更改RNG外围设备状态 */
    hrng->State = HAL_RNG_STATE_BUSY;
    /* 获取刻度 */
    tickstart = HAL_GetTick();
    /* 检查数据寄存器是否包含有效的随机数据 */
    while (__HAL_RNG_GET_FLAG(hrng, RNG_FLAG_DRDY) == RESET)
    {
      if ((HAL_GetTick() - tickstart) > RNG_TIMEOUT_VALUE)
      {
        hrng->State = HAL_RNG_STATE_READY;
        hrng->ErrorCode = HAL_RNG_ERROR_TIMEOUT;
        /* 解锁进程 */
        __HAL_UNLOCK(hrng);
        return HAL_ERROR;
      }
    }
    /* 获取一个32位随机数 */
    hrng->RandomNumber = hrng->Instance->DR;
    *random32bit = hrng->RandomNumber;
    hrng->State = HAL_RNG_STATE_READY;
  }
  else
  {
    hrng->ErrorCode = HAL_RNG_ERROR_BUSY;
    status = HAL_ERROR;
  }
  /* 解锁进程 */
  __HAL_UNLOCK(hrng);
  return status;
}

</code>
==== 五、 实验步骤 ====

  - 把仿真器与iCore4T的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
  - 把iCore4T通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4T供电；
  - 打开PuTTY串口终端；
  - 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
  - 烧写程序到iCore4T上；
  - 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
==== 六、 实验现象 ====

  * 测试成功，则在串口终端上打印10个随机数，并显示“TEST OK!”;
  * 测试失败，则显示“TEST FALL!”
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_20_5.png?direct |}}