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
, G; H! C. [1 `& y# V( c工程我们还是用之前生成的基础模板
首先在cube中开启RNG

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）

0 S0 W, W/ C4 T# U) w* k5 n

# ]: \! e( F6 ^3 n

然后把MSI的频率改成48000（也就是48M）

然后生成代码

; V  Z' X) P8 j! ^. k  q, h2 d- h

6 J. w8 P1 Y" a9 j9 [( K. 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

( N+ l9 }4 h  i

9 O9 K! T. D9 g/ N, X/ g+ c6 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
1 O: f  M9 N5 c. M

* i: x$ d7 }8 i. V
" r; g. _) C5 R: G; w

现在简单讲一下HAL库我们会调用的函数

! @0 e, y) B  `3 t. ]! p

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

  ?- T$ n4 G8 w5 J  C4 r5 l
/ L; w/ }* K5 _9 i) y( C

从参数可以看到，我们每次获取的随机数类型是uint32_t

! |/ x- m. c( `$ t! u

二、阻塞式获取到随机数及获取上一次得到过的随机数

6 H" P  o+ H  l' b& F2 [* a

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

3 q; H9 a% b" |( s' \

1. uint32_t randomData;
   8 r2 _6 _3 F: v9 z! r% O) ~

复制代码

1 E& P5 q7 f! N) {

/ e& A2 u) U+ E, L, F3 F3 p

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()
   0 Y4 q: [2 u* |0 b
2. {
   
3.   uint32_t lastRandomData;
   ( N1 z, U1 |- k$ l
4.   printf("GenerateRandomNumber test\r\n");
   4 G) u, J+ _$ t
5. 
   , X' m+ ~4 S- E) d) i6 M
6.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
   
7.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
   
8. 
   & E+ G) E& F8 v& Z' ?
9.   lastRandomData = HAL_RNG_ReadLastRandomNumber(&hrng);
   - M/ g$ K$ K2 W; q: D' I8 d5 U( R
10.   printf("lastRandomData = %04X\r\n", lastRandomData);
    3 u. g" i* t) C' V- o+ a; g
11. 
    $ x7 \+ w- Y! G6 P9 q8 x) Y9 j
12.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
    
13.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
    
14. }
    % i2 w) B' ~" ]

复制代码

! e0 }+ V# V) ?# A

( t, ^2 Q" Q: m  p2 b  I

然后在main中调用

& g* @! A0 }2 c' u+ [

+ F3 h  _3 w: u+ P

编译下载，日志如下

1 g. f# f/ G# r& h( D9 P' k2 e

/ N' i: H, d! A

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

# _3 ~0 D7 N8 R% i, V/ R! r

三、通过中断得到随机数

7 l! G+ B/ y  p- T1 b. ~0 O/ R

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

0 Z0 ?- j  X0 ?2 C3 c3 a! o

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

: w: ]1 x3 e! `) j( h: M, ^

这两个函数在init时就注册好了

/ w! z1 R- I) w4 k3 b$ R

. I; O3 w+ F4 W' C" _

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

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）

$ s+ N' C, [$ s1 V

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。

$ q4 z9 ~, N( B) N# A

/ f; v! [% V8 R4 O4 V4 q# q
: O0 ?  s0 E+ y( z/ w2 ^

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

1 B9 l" x6 B: m' D! [0 {/ D: K

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)
   . T5 K- e  v  v  a0 Q: b2 ?7 K
4.     {
   # I; ]3 H( u3 ^$ ~% D- P
5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
   " S: q, k! }# ?6 e
6.       // BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
   - ~# ^* L$ N6 k9 ^* D! P! y
7.       printf("start GenerateRandomNumber_IT\r\n");
   7 t3 p6 [; Z6 |/ X! E
8.       HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT(&hrng);
   - y& ?8 H' Y+ V/ E0 ?& F$ |
9.     }
   $ h3 }+ p, F  W/ Z: b# L5 i
10. #endif

复制代码

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)
   7 o3 l6 e8 `& b6 C! V5 U0 ?3 U
2. {
   - a8 G5 ]( G- O" i  l
3.   randomData = random32bit;
   : K2 k7 ~1 y! z7 V
4.   printf("Generate RNG IT = %04X\r\n", randomData);
   
5. }
   2 o+ ]! X6 d5 i
6. 
   3 s+ J$ Q% @$ F  A6 d: j4 a: t
7. void HAL_RNG_ErrorCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng)
   
8. {
   
9.   printf("Generate RNG IT ERROR\r\n");
   $ B" U. G2 f* `$ Q
10.   Error_Handler();
    , d/ P. I4 ]: y  B; [
11. }
    8 s* v! |0 M# z

复制代码

; I& q9 g( y, p4 \. U

4 j% k" H2 J# e5 M

编译下载，日志如下

2 v& U. k( h' u' q; y; I/ n7 z3 K9 H

# ~$ n# G3 z" c; t+ v4 ]% M
* v- }+ e& F5 q' X, J

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

, Y9 g2 K, w! W7 `' t1 _

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

" n7 p+ o2 t$ x- V5 u& h
) x9 v  q* q& o" a3 [2 r8 Y! d/ V
! o" b+ g# S6 g3 Z5 q5 O

. n3 D& ^- L* J! B. P; U! }9 d

大佬分析测试的很不错👍，看来我得写点别的了😄