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。
8 |. p0 T% H* s* \
5 O1 Z  e0 U$ W" ^! R/ n一、CUBE配置及函数讲解
* d4 v. |7 H3 I工程我们还是用之前生成的基础模板
9 o. }# l$ f9 L. ]! q( e首先在cube中开启RNG
& Z( z5 x* ^# N& N2 q- Q" W

4 F& t# s! m) P* g

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）

然后把MSI的频率改成48000（也就是48M）

; F+ Q: P; P6 S$ G6 B( n" e$ k! R

然后生成代码

' h& ?4 Y% p& a& c8 ?

4 W# [, ^& C  D" a7 s/ i

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

* }3 b' k6 w. m2 H) F

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

现在简单讲一下HAL库我们会调用的函数

; S  t8 q5 r4 f( J! A

% s* H6 q) Z0 Z- l

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

8 _) y5 L1 M- @; p+ T& ]: I0 Z: X& F' w) E

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

/ k) T9 x# |7 f: a

从参数可以看到，我们每次获取的随机数类型是uint32_t

+ N5 @* k- |- i: ~

二、阻塞式获取到随机数及获取上一次得到过的随机数

' v# i" @7 t6 K- T

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

3 w# B/ {5 J* R- o3 q7 g1 [' H; a+ s" o

( }. P- [* u' k$ I) Y5 t8 d8 ]$ k

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()
   3 r. v& k4 F: m7 h. j* j, M
2. {
   6 q0 v2 @2 `1 i; B5 h
3.   uint32_t lastRandomData;
   6 B3 R- d- ~3 n! t# T: B$ A# y" @
4.   printf("GenerateRandomNumber test\r\n");
   ( e# i0 j( g1 E7 B  F5 E
5. 
   1 [& N! v* i' O- G7 {3 Q* x' b
6.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
   
7.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
   
8. 
   
9.   lastRandomData = HAL_RNG_ReadLastRandomNumber(&hrng);
   ' Q3 W- ?$ P0 g' M- K0 A
10.   printf("lastRandomData = %04X\r\n", lastRandomData);
    $ [5 {6 Q% x/ b' Q4 a% B" X7 @
11. 
    3 L% ~. E3 v0 X6 a9 |2 q: o
12.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
    
13.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
    
14. }
    

复制代码

) u0 H$ |% S* |9 ^6 V

' y/ V) r; M% `

然后在main中调用

编译下载，日志如下

) q# E$ {  b( x9 w; W% X  B4 L: z9 A

" g5 T3 A. d! D) r

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

, @* z( x2 v. m1 S7 z

三、通过中断得到随机数

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

7 A  G' p; ]5 e, ?6 l$ d

首先需要修改一下CUBE，设置RNG的NVIC

) r' I' ^* r  H' C, E. H& Q

然后点击右上角的生成代码按钮（图片略）

' S( P& _3 J6 D/ N5 V2 Y; F

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

2 B$ z7 S3 b  f/ a: N  d; n

这两个函数在init时就注册好了

; l3 R+ _) [$ j+ Y3 V# y  ?% p

0 z  A) l- A# N3 r

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

5 P# C/ w4 W8 A( a

7 Z$ a% {1 k9 t* ^* u8 A. z: k# p) j8 k

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）

: F! `. b8 o% e2 b+ P/ P

3 @% \6 a, o4 ?/ h- g% d

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。

* E" Z, `' R. S1 c8 a% @! @! ^

' N! |' L$ R6 M: H

简单的了解完后，我们开始写代码

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

# G1 p1 T# m: i4 D+ P( b

0 N% c5 \% J6 J5 L" d7 G# j- F6 ?

" o/ _7 [4 K, A8 b2 j& ?

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 */
   . ~( q& s2 N9 R8 W5 ^$ j1 ]
3.     if (UserButtonState == BUTTON_PRESSED)
   * F7 Y' d7 s$ r6 d# i% T
4.     {
   . ]3 l* D, W( C! D- P9 A
5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
   . I* \( S/ q, k/ X
6.       // BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
   
7.       printf("start GenerateRandomNumber_IT\r\n");
   4 D' D4 L! m* a+ [: r$ ?" f
8.       HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT(&hrng);
   
9.     }
   / _3 O$ R' j; B* L  U* v, I/ q
10. #endif

复制代码

接下来实现一下之前说的两个虚函数

  S6 E. V, g, K( B0 N

1. void HAL_RNG_ReadyDataCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng, uint32_t random32bit)
   
2. {
   
3.   randomData = random32bit;
   
4.   printf("Generate RNG IT = %04X\r\n", randomData);
   
5. }
   - ?2 W$ M  g8 d# k7 ]" X1 [0 D
6. 
   
7. void HAL_RNG_ErrorCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng)
   
8. {
   , i7 D4 i9 X- z3 p
9.   printf("Generate RNG IT ERROR\r\n");
   
10.   Error_Handler();
    ( y- h4 x2 `( d" i2 `" f* L
11. }
    

复制代码

+ \& K# X0 h2 s

编译下载，日志如下

' c( a6 Y9 X! j) o7 R( n6 d8 P7 i

  F! u0 c4 U) Y9 e( G2 e

2 R# i4 |7 \! E
" d4 _4 j1 a2 @* X% J7 ?
$ v7 _4 C1 m) ^$ l2 ~

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

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

7 d: Q9 m  {* e

. U" y) v2 f+ _! |3 H; F

大佬分析测试的很不错👍，看来我得写点别的了😄