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. j2 V# ~" W* u% g* A
一、CUBE配置及函数讲解
* s( O% m0 d) C" R工程我们还是用之前生成的基础模板
首先在cube中开启RNG
; s; F% K! R2 ~4 o' Q8 W: X7 U

3 C8 W% y' V1 p

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）

- t0 e) ?9 [9 I  A9 M* ?- V

然后把MSI的频率改成48000（也就是48M）

6 T  c3 D6 H& y. f5 \1 A

然后生成代码

- C0 e/ v* s2 R( p

% l" @* ^; q# s7 \7 ~& `

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

7 ]. |' A, E. @% T4 E3 P

7 X5 }+ r5 c9 n; k# w; Q$ J6 T

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 X0 x+ D1 B: S4 |8 m. Q/ d

现在简单讲一下HAL库我们会调用的函数

# `* o) J( U" N% P+ m. @4 \3 f

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

通过中断得到随机数：HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT

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

1 e2 h1 P. z3 d! _  U

从参数可以看到，我们每次获取的随机数类型是uint32_t

( w6 v* _# L+ }

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

( j7 f* p) Z8 c9 w) [, u

1. uint32_t randomData;
   

复制代码

# X; g) T- L# C; a' v9 r

- S/ P7 i( ~: n

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。

1. void GenerateRandomNumber_test()
   " a4 {( S) L+ J1 W3 F
2. {
   
3.   uint32_t lastRandomData;
   
4.   printf("GenerateRandomNumber test\r\n");
   
5. 
   
6.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
   
7.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
   
8. 
   
9.   lastRandomData = HAL_RNG_ReadLastRandomNumber(&hrng);
   9 ?. Y+ Y6 r! |! F2 \- X
10.   printf("lastRandomData = %04X\r\n", lastRandomData);
    ; m& d! F% {1 l; O! }+ G1 Z
11. 
    1 f$ V. j7 W) U- M& n7 {
12.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
    
13.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
    + R* U5 n0 I* m$ h* X8 A9 W( o5 V4 H( f
14. }
    ' C& x' \" T" S

复制代码

* x2 \4 A8 b4 g+ k( A4 I% F8 V7 n3 n

然后在main中调用

% C9 X2 _) u' M) q

编译下载，日志如下

  S: d. l$ y! r) G) [, D

% I$ l: L5 X: I# }' e

& F% t8 t' R  N! t' t/ Z+ \- D

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

6 k# R8 |4 d! S0 D
: m/ s$ W* v& b9 \/ {

三、通过中断得到随机数

2 J$ p9 M( y' e7 w: }. E4 C/ ^4 x0 K0 X

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

首先需要修改一下CUBE，设置RNG的NVIC

2 K- F$ |; p' e3 n9 s

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

* m! w  x3 j4 h$ I2 N% w3 k
9 B5 R! l9 I9 [6 e7 w: ?9 t' b

这两个函数在init时就注册好了

6 l. Q2 U/ r. \

! n+ r6 E& C0 v1 ]9 }6 U6 }) }9 f

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

' p3 q: y8 q3 k' E; a) }- L

( ?, k0 {7 K  R& L

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）

2 ^6 K/ b: r$ O: @  W% x2 n" f

+ {  ~  L/ @; g9 P" ~

% X. h) O) k) v' F$ `

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。

; C& a: ^- M! K+ i/ K1 @5 U

5 x$ ^( z+ ?/ p8 G) ?# ^8 m  f

简单的了解完后，我们开始写代码

% ^( ^9 H& I& A/ h( H2 g1 v" w- ?

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

- Q4 Y4 R; w( T0 V; _9 _) N

  I7 D# s$ d% O8 Q* v3 Y2 g. Z

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
   , F4 q$ Y3 f. V( N( G$ i% Q
2.     /* BUTTON BSP测试 */
   
3.     if (UserButtonState == BUTTON_PRESSED)
   
4.     {
   
5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
   
6.       // BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
   
7.       printf("start GenerateRandomNumber_IT\r\n");
   1 r4 |( r# g  ~9 _0 a0 r+ F
8.       HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT(&hrng);
   
9.     }
   
10. #endif

复制代码

接下来实现一下之前说的两个虚函数

7 W' D' F0 ~: l( b5 D

1. void HAL_RNG_ReadyDataCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng, uint32_t random32bit)
   
2. {
   2 t9 j; [" \" Y
3.   randomData = random32bit;
   6 P" C5 X( a- P# b! ?+ A
4.   printf("Generate RNG IT = %04X\r\n", randomData);
   7 {$ f  z% D" b( \2 \
5. }
   ' A8 `' a0 v5 m8 X7 k
6. 
   
7. void HAL_RNG_ErrorCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng)
   - p3 C* Z- z7 c+ P
8. {
   ; c) s2 R3 ]; i% Y8 _
9.   printf("Generate RNG IT ERROR\r\n");
   5 N9 j/ D: @  x- b; P1 @
10.   Error_Handler();
    * T5 u' B5 F% g) F. |1 D
11. }
    + o$ b! `. x' }

复制代码

# C; W' V1 D' Z

' ^0 d/ U8 u1 `$ Q* o  r" a5 o2 x

编译下载，日志如下

; r" F$ `( ~( h- D  a

3 G4 V. I  S( N0 d

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

# v0 X9 U$ s, ~) k

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

4 V8 f! r" l  f, Z& c0 m, a: a

: j0 Y+ r0 t- b* k; [

大佬分析测试的很不错👍，看来我得写点别的了😄