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。
, k: E* \: S) R3 S6 A
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
首先在cube中开启RNG

9 \' d. }' N6 [6 W" `7 G9 B, O

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）

: _% s# T/ L" a4 z- k

2 u/ C0 c; C& N$ `3 K& y. y

然后把MSI的频率改成48000（也就是48M）

" c% m' V5 O8 r

然后生成代码

8 z, t+ V0 J- X0 T5 d3 N# j) y. k

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

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

1 z) ]5 Q1 E( x8 N, O, Z8 @& h

. Q5 h, |* O4 `6 R0 w- {

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

/ K, Z: }5 L: \$ q+ d$ h# j

通过中断得到随机数：HAL_RNG_GenerateRandomNumber_IT

3 T( a( a) Z9 a( X9 z' N

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

$ n0 |# U& a7 O6 G

从参数可以看到，我们每次获取的随机数类型是uint32_t

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

1. uint32_t randomData;
   ( u- l! G) Y" _2 C5 R8 @/ ]

复制代码

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。

% z  b4 n; S; k9 U

1. void GenerateRandomNumber_test()
   
2. {
   , k+ W2 p7 N* T! Q' x9 R& r
3.   uint32_t lastRandomData;
   
4.   printf("GenerateRandomNumber test\r\n");
   % c( ]. m7 f/ D' n& a2 I
5. 
   
6.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
   0 ]& [# b' S# l
7.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
   % F4 u% U# G; q- ^3 g0 N$ [9 \( T
8. 
   * J7 F8 x7 K+ K3 E# X2 v( \
9.   lastRandomData = HAL_RNG_ReadLastRandomNumber(&hrng);
   5 l- u  V5 J0 M- Y: j3 o5 l
10.   printf("lastRandomData = %04X\r\n", lastRandomData);
    
11. 
    * c# a8 a, r& I
12.   HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng, &randomData);
    
13.   printf("GenerateRandomNumber = %04X\r\n", randomData);
    
14. }
    9 X  J& m2 {; I# f& b  s

复制代码

; A, d& n  n5 j2 Z

然后在main中调用

编译下载，日志如下

* b, J. S4 q8 B1 _( Z& l

# {; c0 t5 N% y! k2 `: ~& 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

& J5 w8 c8 a; `

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

首先需要修改一下CUBE，设置RNG的NVIC

0 ?. A! @4 P/ S# z. a

$ n2 G4 a) U/ L& Z

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

; w" t' F- K/ q' f# s; |+ _# A

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

3 d8 x( Q, \; M+ r! E

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）

) Q& X$ g5 P8 L

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。

0 v% v* p! I0 v; o1 w* M8 z& u

简单的了解完后，我们开始写代码

# I* A% ]# [/ Z- O

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

- g5 P2 F+ A' X7 V% I

; V1 t4 v$ l( k+ `$ \

2 B  A1 ~6 {) I8 {3 r* o

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

7 z* G$ p9 n$ Y$ z( c3 L! }

1. #if BUTTON_TEST
   * k, K: Z! Q+ F
2.     /* BUTTON BSP测试 */
   
3.     if (UserButtonState == BUTTON_PRESSED)
   9 m7 L- P; D3 a' J% o3 W5 d
4.     {
   / N. B$ Y& e, Q( Q: u. u% U
5.       UserButtonState = BUTTON_RELEASED;
   ' [4 w; h% @# E
6.       // BSP_LED_Toggle(LED_GREEN);
   . W3 p8 t1 ^% q
7.       printf("start GenerateRandomNumber_IT\r\n");
   # {# M3 d" @# G  w0 j
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

1. void HAL_RNG_ReadyDataCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng, uint32_t random32bit)
   
2. {
   
3.   randomData = random32bit;
   4 p% X# h# ]  E% d& i; f& `3 Q) y
4.   printf("Generate RNG IT = %04X\r\n", randomData);
   $ l& u4 L/ b' K1 G+ Q1 E6 a
5. }
   
6. 
     m% e; T5 |: Z" \% x8 w) P0 B; z& x
7. void HAL_RNG_ErrorCallback(RNG_HandleTypeDef *hrng)
   
8. {
   
9.   printf("Generate RNG IT ERROR\r\n");
   
10.   Error_Handler();
    
11. }
    

复制代码

% z  M4 }' K$ o) Q

2 A' Z7 t& T' h: s5 {' z

编译下载，日志如下

$ m% x& j( w1 s9 z" X( ?; S% O/ t

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

# l) k* U) Y2 [! w+ p

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

1 t7 d& a* W8 b" n
& u3 x3 C3 g- G$ I0 Y) }& h$ L- `

7 Y4 A" k  S  f* i- ?' G1 q

大佬分析测试的很不错👍，看来我得写点别的了😄