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
工程我们还是用之前生成的基础模板
0 _; ?/ J" }6 P  n首先在cube中开启RNG

' C. j# c' M; A$ ]

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）

* I$ ^, T9 T4 ?( D

然后把MSI的频率改成48000（也就是48M）

+ q1 c. l) Y- V

然后生成代码

$ G3 ^. T5 ?* Q& l- g+ h  B

  j! [' r! Y, z3 `4 n

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

; H$ W( T. v2 ?; p6 |

; b) G4 x% R" e: r

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

" b  R8 y9 N0 t. _

. \$ t; j6 L; i" |

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

7 j' ?' Z1 q9 H, J

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

1 X3 v2 `  c; k. F) D7 g, w* r- `
' ]9 a7 X& _4 y

从参数可以看到，我们每次获取的随机数类型是uint32_t

7 x3 z2 y8 ]' D! M. ?  w4 W+ P9 m

二、阻塞式获取到随机数及获取上一次得到过的随机数

0 G1 M" A/ n& v$ f: [

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;
   4 G* ^$ z- z9 c2 n& }' ^; k/ A

复制代码

2 C/ V  s! P$ X, s# P, O5 ~

2 K  M* L: j( M+ N! z: @
$ {8 v  i# \7 B! t8 W9 G

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. {
   1 j( V& J7 M# z/ U! Q
3.   uint32_t lastRandomData;
   5 f5 r) y  }' ^  m' A$ o$ X
4.   printf("GenerateRandomNumber test\r\n");
   
5. 
   ' q2 n: i' d. x# B
6.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
   
7.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
   
8. 
   . p- t2 x# I" [  R9 _3 ~6 n
9.   lastRandomData = HAL_RNG_ReadLastRandomNumber(&hrng);
   
10.   printf("lastRandomData = %04X\r\n", lastRandomData);
    : D- |! d1 a8 V& D0 p7 p
11. 
    5 m9 o# ]4 E9 w* M& V# V7 h
12.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
    
13.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
    
14. }
    

复制代码

! ?7 b* l! t9 [

: m/ I# y% h, a# V

5 B8 M. v2 e$ ^  x5 ^* w! K

然后在main中调用

4 _9 O! X( Z5 H

编译下载，日志如下

# y: d' F. u1 L) Z4 _

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

7 L+ q' {7 e+ v

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

) A2 _) X" B9 D/ j* w% q. b

首先需要修改一下CUBE，设置RNG的NVIC

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

这两个函数在init时就注册好了

; ~7 k* E) W. v7 M& 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

5 i; l% C# C" U/ H9 M

' O2 c) S3 m, _* A, M

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）

4 D+ H( }$ S# ~* t7 q

+ \& e2 f* t$ ?% Q7 [: J  X) O

% [1 D) [0 f( [1 {$ z9 c  ?

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。

, ~* Z2 ~/ Q1 l$ w0 S- ^

% _4 M$ d0 B7 Y1 j

简单的了解完后，我们开始写代码

" O( E2 L% G/ X

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

, M: _, Z7 A' ~  u5 M

: U2 l  m0 L6 A7 A( D

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
   % x( P! \+ A; v6 T
2.     /* BUTTON BSP测试 */
   , K0 ]" M. e! F& `# E# G3 u
3.     if (UserButtonState == BUTTON_PRESSED)
   % S& j. f9 M7 R) w" Y  e
4.     {
   . l- D5 H- R/ U% g6 r; ]
5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
   ) F* s, `/ w, h. }8 _. x2 Q
6.       // BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
   7 n' k9 H$ i  K% ?9 A7 [
7.       printf("start GenerateRandomNumber_IT\r\n");
   
8.       HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT(&hrng);
   + d4 j  m, i) S9 \- R
9.     }
   
10. #endif

复制代码

* i) d) c; r( ?# S

接下来实现一下之前说的两个虚函数

$ K, s3 t& W" u1 o4 A4 ~

1. void HAL_RNG_ReadyDataCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng, uint32_t random32bit)
   
2. {
   9 U+ `# {5 x9 |/ a
3.   randomData = random32bit;
   
4.   printf("Generate RNG IT = %04X\r\n", randomData);
   
5. }
   
6. 
   # M. d1 O5 B3 v2 T+ H
7. void HAL_RNG_ErrorCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng)
   
8. {
   
9.   printf("Generate RNG IT ERROR\r\n");
   + ]; s: W$ l- C8 L  B1 H9 f
10.   Error_Handler();
    
11. }
    

复制代码

编译下载，日志如下

: M6 {7 u7 b  F( [. q

3 _( [/ U# w7 S7 f

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

' c5 Y8 l% _8 g( A+ ^. 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

3 H  _) m# n# e' y5 W
" m) X9 v* L$ ^3 h
. `# |" }3 P8 @+ `/ a/ e

大佬分析测试的很不错👍，看来我得写点别的了😄