真随机数发生器（TRNG）

1万 · 2020-2-23 19:55

真随机数发生器（TRNG）可生产 1 位串行真随机数或 8/16/32 位并行真随机数。
支持可编程的随机数位宽
支持可编程的种子值
支持随机性修正模式
支持随机序列错误检测

1万 · 2020-2-23 19:55

TRNG 结构框图

1万 · 2020-2-23 19:56

初始化时间
TRNG 使能后需要经过一段时间初始化才可产生新的随机数，初始化时间在
TRNG_START 寄存器配置。根据当前 HCLK 时钟频率，计算出 TRNG_START 的值，使
初始化时间不低于 1ms。
计算公式为：

1万 · 2020-2-23 19:56

错误管理
出现随机序列错误时， SERR 被硬件置 1，随机数产生被中断。若使能了序列错误中断，
则产生该中断。如果 TRNG_DR 寄存器中有新产生的随机数，不能使用该随机数。
应执行以下操作：置位 TRNG_IFCR 寄存器的 SERR 位，将 TRNG_EN 位清零并置 1，
以便重新初始化和重新启动 TRNG，

1万 · 2020-2-23 19:57

随机数生成时间
随机数生成时间由以下位共同决定： TRNG_CR 寄存器中的 DSEL 位、ADJM 位、POSTEN
位和 ADJC 位。
随机数生成时间公式为：
TRNG ≈ 5×D×P×CM（单位 us）（误差范围+66.66%/-33.33%）

1万 · 2020-2-23 19:57

随机数生成时间系数表

1万 · 2020-2-23 19:57

随机数种子
因为随机序列发生器来自模拟信号，电源和地上的干扰或环境温度的变化等都会导致随机
性变差、输出序列的相邻位的自相关系数升高。通过设置一种随机的种子值，可能使随机
序列的随机性能更加优化，降低自相关性。
种子的类型可选择为使用上一次产生的随机数或使用 TRNG_SEED 寄存器值。若使用
TRNG_SEED 寄存器值，则在每次读取新的随机数时同时更新 TRNG_SEED 寄存器。种
子的类型也可选择固定为 0 或 1。

1万 · 2020-2-23 19:58

操作流程
要运行 TRNG，请按以下步骤操作：
1. 如果需要，使能中断（TRNG_IE 相应位置 1）。准备好随机数时或出现错误时生成中
断。
2. 通过将 TRNG_CR 寄存器中的 TRNGEN 位置 1 使能随机数产生。这会激活随机数生
成器、移位寄存器和错误检测器。如果需要随机性更高的数据，可以将 POSTEN 位
置 1，使能后处理模式、也可以将 ADJM 位置 1，使能修正模式，但相应的随机数生
成时间会变长。在使能修正模式时，配置 ADJC 可改变修正模式系数、系数越大，随
机性越高，但随机数生成时间也越长。
3. 每次中断时，检查确认未出现错误（TRNG_SR 寄存器中的 SERR 位应为 0，
TRNG_IF 寄存器中的 SERR 也为 0），并且随机数已准备就绪（TRNG_SR 寄存器中
的 DAVLD 位为 1）。然后即可读取 TRNG_DR 寄存器中的内容。
按照 FIPS PUB（联邦信息处理标准出版物） 140-2 的要求，将 TRNGEN 位置 1 后产生的
第一个随机数不应使用，但应保存起来，与产生的下一个随机数进行比较。随后产生的每
个随机数都需要与产生的上一个随机数进行比较。如果任何一对进行比较的数字相等，则
测试失败（连续随机数发生器测试）。