U0具备硬件RNG随机数发生器，相比软件算法得到的随机数，这个硬件RNG是真随机数。在加密时用它生成IV或者随机数，可以使得加密更加的安全。
: g  k3 G1 o2 `7 {
一、CUBE配置及函数讲解
0 A- \" P7 Z% x+ a# i' K工程我们还是用之前生成的基础模板
首先在cube中开启RNG
% Q# N5 x) H' `: W1 X

( {4 ~  M0 ~8 R2 {5 U9 I; Q$ x

然后配置一下时钟，RNG的始终要求必须为48Mhz，我选择使用MSI（我一开始尝试了HSI48。但是初始化通不过，没跑通，那就只有换一个）

* s% g# X/ o) I  [+ i, q" s

5 s% f; c* P. h6 V

然后把MSI的频率改成48000（也就是48M）

+ b! s  w8 M7 A5 p7 E

然后生成代码

* P$ }% q5 }$ R: p. z2 G

; Q1 c2 f$ ^7 h4 N* v

接下来开始写代码，库函数我没有在cube中修改，使用的是默认的HAL

首先看一下自动生成的代码

CUBE帮我生成了RNG的初始化函数

. M7 _# k! ~) K7 R. _; Z

HAL_RNG_Init我就不进去看了，里面主要是做一些参数配置和RNG时钟enable。如果有想仔细研究的可以自行查看。当然想要研究的跟底层，我推荐更换LL库，回头配合寄存器手册，可以学习到最底层的寄存器
3 t8 v6 F0 B5 q

' X3 X2 o  e+ S# l4 c7 a
+ V( o2 r$ ~" s1 ~

现在简单讲一下HAL库我们会调用的函数

9 W* _# t& \+ p* v5 Q

* e1 j. v8 j- ^0 R, h- s, ~: E# w

阻塞式获取到随机数的函数：HAL_RNG_GenerateRandomNumber

0 }: Q1 g: d9 A" }

通过中断得到随机数：HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT

( t! u7 U" v( J1 C# V* P

获取上一次得到过的随机数：HAL_RNG_ReadLastRandomNumber

7 r% O  y$ ?! A0 `  a, ]8 |
) l& e1 f' ^# q

从参数可以看到，我们每次获取的随机数类型是uint32_t

( D+ A2 }! T6 m& F, ~6 @

二、阻塞式获取到随机数及获取上一次得到过的随机数

首先设置一个uint32_t类型的全局变量，用于保存得到的随机数

1. uint32_t randomData;
   

复制代码

$ g% t% L0 a! j) g, |2 O) m

初始化后就可以直接调用获取随机数函数，我做了一个测试函数，会连续调用2次获取随机数函数，并且生成后再次调用获取上一次得到过的随机数函数，看看他会不会得到两个不同的随机数。

+ W0 e5 ]4 Q# g. [7 c

1. void GenerateRandomNumber_test()
   * @: ]* W% M0 L# l& K- B* c
2. {
   ( D0 Q* U" L# ~- q" `
3.   uint32_t lastRandomData;
   0 C5 U+ u; `4 S4 ?3 c4 M) q& q9 h& G
4.   printf("GenerateRandomNumber test\r\n");
   
5. 
   
6.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
   # [8 O! q& U0 D4 E$ U/ P
7.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
   
8. 
   
9.   lastRandomData = HAL_RNG_ReadLastRandomNumber(&hrng);
   
10.   printf("lastRandomData = %04X\r\n", lastRandomData);
    $ v8 l$ y* D; {
11. 
    + c  l- K. A! I8 `6 O: G
12.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
    
13.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
    ; \" |; }% J/ Q: L5 `* M
14. }
    

复制代码

8 g1 H6 l3 ^1 `6 B, j5 _0 O

然后在main中调用

编译下载，日志如下

( k& D6 S8 `. M5 M; v. |0 L

两个随机数已经生成，不重复。并且获取上一次得到的随机数也成功

- N) n2 ]. }/ f& z. y. B" C
$ w& k2 z+ D6 J8 Z7 l$ i

三、通过中断得到随机数

$ f* z% I% N0 ]

如果不想阻塞式获取随机数，那我们可以选择使用异步的通过中断获取随机数

- k: r1 T; T0 ]: ?6 n+ H

首先需要修改一下CUBE，设置RNG的NVIC

3 Q2 ^7 a& p% {( E) W

然后点击右上角的生成代码按钮（图片略）

刚才我们说了通过中断得到随机数为HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT。和之前的BSP的按键一样，中断相关的函数CUBE都帮我配置好了，用户层只要关注回调函数的实现即可。现在我们来看看成功生成随机数的回调函数、生成随机数失败的回调函数

) Q4 @4 j1 {& G7 N/ x" u

这两个函数在init时就注册好了

; Y' `: h% [: e$ ]( m8 {

这两个函数是HAL库中定义好的两个虚函数，回头我们就要来实现这两个函数。现在看看定义的虚函数

; I+ Q8 |. U' `5 }

$ g  j  V- ]- z* p( ]9 n

接下来看看这两个函数是如何被调用的，首先来到stm32u0xx_it.c，看看RNG和CRYP的中断函数（他俩公用一个中断源）

  v* O6 l1 g' S. R+ i+ n

在HAL_RNG_IRQHandler中判断各种寄存器和清除对应寄存器的值等，然后还会调用ReadyDataCallback或者ErrorCallback。

- D1 |, I0 x3 i1 P; ^1 |3 r

* W  L; }0 |9 Q2 b) w; B

简单的了解完后，我们开始写代码

. P) `. Q1 u9 i2 x% B/ \3 `

先把按键测试给打开，这样当按键按下后，我们调用一次HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT

0 ^( Z8 p) G# y# i* h

) z+ X: N, ^4 v, k9 d6 Z4 [

while1中的按键测试函数中注释掉LED的翻转，添加HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT和打印

1. #if BUTTON_TEST
   
2.     /* BUTTON BSP测试 */
   
3.     if (UserButtonState == BUTTON_PRESSED)
   
4.     {
   
5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
   $ w: w- h2 y" d6 W; `  U' m( P$ ]
6.       // BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
   
7.       printf("start GenerateRandomNumber_IT\r\n");
   4 q6 C, F' ~9 X2 N5 c* m7 G
8.       HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT(&hrng);
   6 ^, \+ Y  b7 [' z0 o$ }4 X0 A6 Q
9.     }
   ' \5 v( j! D6 v( m) v9 l
10. #endif

复制代码

0 T0 V5 b' N' I& b8 Z

接下来实现一下之前说的两个虚函数

1. void HAL_RNG_ReadyDataCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng, uint32_t random32bit)
     E- f) z" D( ~) {6 ^: Z( B
2. {
   
3.   randomData = random32bit;
   , L1 f3 O0 V. v  p1 a
4.   printf("Generate RNG IT = %04X\r\n", randomData);
   / `, X: l# [; ?+ K
5. }
   
6. 
   
7. void HAL_RNG_ErrorCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng)
   
8. {
   2 i' k! `; v9 M6 p% W- a$ I4 C+ Y
9.   printf("Generate RNG IT ERROR\r\n");
   , a9 Z' d9 {& x
10.   Error_Handler();
    
11. }
    $ ~$ A. \3 g* ]2 }* Q% T$ W

复制代码

# |9 }9 P' h# q2 m

编译下载，日志如下

* `* ]/ i% m3 Y- y8 m# e9 i
* O5 R9 e. i0 v8 S0 F) x& R

今日关于RNG的测试都顺利完成，ST的HAL库还是做得不错的，让用户就关注业务相关的函数，不需要去具体了解每个芯片的各个寄存器，对于开发很友好

% {! u5 P; g1 B( A3 m4 E' l
/ A2 R) P5 S% U% ^$ ]6 {& c) w1 A

今日工程： STM32U0_RNG_test.rar (5.16 MB, 下载次数: 0)

2024-5-14 00:26 上传

点击文件名下载附件

. {# N# y2 ^5 s2 }$ D' |' h- r  Q" i
* m& z8 Y) t& P8 S4 ~5 K0 }4 |
/ i; l, D2 A- B* _+ U: y: X! J: L& F6 a  |

大佬分析测试的很不错👍，看来我得写点别的了😄