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。

一、CUBE配置及函数讲解
8 U$ `; B: S4 ~5 ^; R0 E# X* w; c2 [2 s工程我们还是用之前生成的基础模板
首先在cube中开启RNG

0 ?6 F! }( _# S/ J3 T- j( \

; Y, F, \; P/ O) C7 v

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）

4 X. H$ p0 c/ v* Z1 Z0 K

4 n- O5 S! T% h) U; s

然后把MSI的频率改成48000（也就是48M）

- @: D0 l" {% x% {8 t  R' l( `

然后生成代码

  n, w9 y5 s& T6 [% d/ }2 [  C0 Q

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

( E1 P0 Y$ A$ X

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

5 w' Z- }3 X# s9 r1 r, w6 g

现在简单讲一下HAL库我们会调用的函数

" G- q# z+ |* \! v2 I# g2 K

; r4 `3 q2 P8 c

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

" Y! N% R; s. m: c4 t6 `5 ~" {# N

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

从参数可以看到，我们每次获取的随机数类型是uint32_t

" l& J( \' c6 ]" ^
4 e7 Z, q- g: \( o

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

$ n$ o1 z' D8 t5 E( s& q6 b1 B

1. uint32_t randomData;
   3 k+ @( G/ l; \5 }

复制代码

% t1 _) P/ g' G3 T

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()
   
2. {
   ' L2 }: s4 Q) |  P
3.   uint32_t lastRandomData;
   ! W! |6 a* O  `+ u  z8 y
4.   printf("GenerateRandomNumber test\r\n");
   
5. 
   
6.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
   
7.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
   9 Y* R' i! g# W: P8 p
8. 
   
9.   lastRandomData = HAL_RNG_ReadLastRandomNumber(&hrng);
   % S( k" t1 r( V+ J# r
10.   printf("lastRandomData = %04X\r\n", lastRandomData);
      N' Z# B, u" u- R2 r
11. 
    5 D6 m. ~2 B7 o, I- R3 o
12.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
    3 H- ?2 y7 k( Z" ~, U* h: y
13.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
    
14. }
    ' K7 L$ V) [( m+ P! n2 h" Z' {* U) B

复制代码

2 p% K( Z5 r+ r+ P2 ^  q4 q8 u6 _

: ?: ]# J& A7 o  R" @2 l

' V+ ?. }2 q- C5 ?2 r+ E5 Y& R

) @- `+ Y/ [3 T* z7 Y4 E

然后在main中调用

1 r% b" u7 f1 y( a# V' Q' v- _

5 \2 K0 m# h; `4 Y" _6 L7 U# {

编译下载，日志如下

2 l+ Z4 k9 R2 i* o0 }; E

+ s1 A" f+ y) q' c* j/ j

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

三、通过中断得到随机数

6 @2 F2 f4 h4 v  M1 {

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

# ^) L: l$ A/ l) I

" z7 V( {# R& F  P, b) [5 n

- P6 I* _+ d: v, @; K

然后点击右上角的生成代码按钮（图片略）

- m! A3 }( v+ i. L3 C3 w! H* v0 j

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

  t' m1 i0 f, I8 x: Q) z

这两个函数在init时就注册好了

0 g0 d7 }! p  W7 o% D. [) y

3 E# c8 j2 n& J* ~2 q* I

5 A' U! l4 J+ ?4 n( l7 J

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

2 B0 G$ y6 i' E1 E6 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）

$ m3 B2 |' x/ y) [2 R2 x! d

& d8 `8 a# ?4 Y

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。

  J3 Z% ~; ~$ W% R, P5 j

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

% S3 F0 k6 }, Y) Y. K3 z6 a% ^

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
   ; G- y: a3 t0 `6 d" u, C- Y
2.     /* BUTTON BSP测试 */
   ' K+ H; Y8 k$ q) g5 [8 w: F+ s
3.     if (UserButtonState == BUTTON_PRESSED)
   
4.     {
   
5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
   9 V  x/ ]( E* m3 B+ Q
6.       // BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
   
7.       printf("start GenerateRandomNumber_IT\r\n");
   
8.       HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT(&hrng);
   , E/ L* B0 }0 J& W* V# t+ X6 }8 {
9.     }
   / P8 V! b' o& B; d
10. #endif

复制代码

, b% Y6 M6 J3 s, k

接下来实现一下之前说的两个虚函数

; S; ~# b2 {. W: k+ H) t& x( b3 a

1. void HAL_RNG_ReadyDataCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng, uint32_t random32bit)
   
2. {
   5 U7 G: _  I% S8 L  C8 C& B
3.   randomData = random32bit;
   
4.   printf("Generate RNG IT = %04X\r\n", randomData);
   
5. }
   0 a# c1 y% \: P9 r
6. 
   : x: [8 @- j7 S& r/ u
7. void HAL_RNG_ErrorCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng)
   / |$ q/ K& U% h  d5 x
8. {
   2 D/ h+ n: M, W; t- a6 D+ E0 W6 G0 F
9.   printf("Generate RNG IT ERROR\r\n");
   2 @3 J  O$ @1 B4 V
10.   Error_Handler();
    
11. }
    

复制代码

编译下载，日志如下

0 \9 k# b9 d% s8 g; [) ~

0 V- s5 {. A; Q4 y" u0 }: d8 k

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

6 ?& ~  U3 i$ I

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

" S2 P# ^$ n7 W1 \4 n
; j2 |! q  J( h) ~) ^8 d# R

0 s2 r  x, @/ m% [) v' o

大佬分析测试的很不错👍，看来我得写点别的了😄