使用DS2790生成随机数
本应用笔记介绍如何利用ds4温度寄存器的最低2790位产生16位随机值。本说明还提供了用于生成 16 位随机值的示例 c 代码。
介绍
随机数用于许多加密和身份验证方案。随机数的生成涉及查找随机行为并使用此行为生成随机值。因此，使用微控制器生成随机数可能是一项艰巨的任务，因为微控制器经常表现出重复行为。
幸运的是，ds2790允许设计人员使用温度寄存器的最低4位来产生16位随机值。虽然数据手册中只有温度寄存器的最高11位被定义为温度信息，但所有16位都被报告。此功能，加上寄存器的最低4位是高度随机的，使其成为生成16位随机值的理想选择。
扩展温度数据是随机的吗？
表1是将ds2790浸入受控温度浴中得出的。将器件放置在如此严格控制的温度环境中会迅速暴露非随机温度值。下面的数据显示了内存中存储温度的地址的最低 4 位。
表 1.ds2790的扩展温度数据
价值 计数 增量计数 三角洲平均
0 23657 -453.625 -1.8814%
1 23822 -288.625 -1.1971%
2 24422 311.375 1.2914%
3 24091 -19.625 -0.0814%
4 24222 111.375 0.4619%
5 23994 -116.625 -0.4837%
6 24218 107.375 0.4453%
7 24258 147.375 0.6112%
8 24612 501.375 2.0795%
9 23984 -126.625 -0.5252%
一个 23974 -136.625 -0.5667%
b 24005 -105.625 -0.4381%
c 24178 67.375 0.2794%
d 24066 -44.625 -0.1851%
e 23954 -156.625 -0.6496%
f 24313 202.375 0.8394%
共计数： 385770
总数的 1/16： 24110.625
值列以十六进制显示温度寄存器最低 4 位的值。“计数”列显示每个值在大约 24 小时内出现的次数。在完全随机的系统中，给定无限的时间来监测ds2790的行为，我们会看到每个值在1/16的时间内出现。增量计数列显示与理想 1/16 值相比，每个值出现的次数的绝对误差。delta-avg 列显示的误差与理想 1/16 值的百分比相同，即理想随机行为与 1/16 时间发生的值之间的百分比差异。非常低的百分比值表明温度寄存器的最低4位是高度随机的。
生成 16 位随机数
为了确保在需要时随机数可用，该示例会在每次完成温度转换结果时更新随机值。若要生成 16 位随机数，请使用以下步骤。
将ds2790配置为在温度转换完成时产生中断。
注意温度中断发生的时间。
发生中断时，将温度寄存器的最低4位移入变量。
这些步骤导致ds2790每220ms （标称值）产生一个温度转换中断。由于每次温度转换提供 4 位，并且我们正在生成一个 16 位数字，因此每 880ms（标称值）提供一个全新的随机数。
示例 c 代码
下面的示例 c 代码生成一个 16 位随机值，该值可用作全局变量rand_num。请注意，必须初始化该器件，以便在温度中断完成时启用中断。温度中断在代码中定义为eint_ti。
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幸运的是，ds2790允许设计人员使用温度寄存器的最低4位来产生16位随机值。虽然数据手册中只有温度寄存器的最高11位被定义为温度信息，但所有16位都被报告。此功能，加上寄存器的最低4位是高度随机的，使其成为生成16位随机值的理想选择。
扩展温度数据是随机的吗？
表1是将ds2790浸入受控温度浴中得出的。将器件放置在如此严格控制的温度环境中会迅速暴露非随机温度值。下面的数据显示了内存中存储温度的地址的最低 4 位。
表 1.ds2790的扩展温度数据
价值 计数 增量计数 三角洲平均
0 23657 -453.625 -1.8814%
1 23822 -288.625 -1.1971%
2 24422 311.375 1.2914%
3 24091 -19.625 -0.0814%
4 24222 111.375 0.4619%
5 23994 -116.625 -0.4837%
6 24218 107.375 0.4453%
7 24258 147.375 0.6112%
8 24612 501.375 2.0795%
9 23984 -126.625 -0.5252%
一个 23974 -136.625 -0.5667%
b 24005 -105.625 -0.4381%
c 24178 67.375 0.2794%
d 24066 -44.625 -0.1851%
e 23954 -156.625 -0.6496%
f 24313 202.375 0.8394%
共计数： 385770
总数的 1/16： 24110.625
值列以十六进制显示温度寄存器最低 4 位的值。“计数”列显示每个值在大约 24 小时内出现的次数。在完全随机的系统中，给定无限的时间来监测ds2790的行为，我们会看到每个值在1/16的时间内出现。增量计数列显示与理想 1/16 值相比，每个值出现的次数的绝对误差。delta-avg 列显示的误差与理想 1/16 值的百分比相同，即理想随机行为与 1/16 时间发生的值之间的百分比差异。非常低的百分比值表明温度寄存器的最低4位是高度随机的。
生成 16 位随机数
为了确保在需要时随机数可用，该示例会在每次完成温度转换结果时更新随机值。若要生成 16 位随机数，请使用以下步骤。
将ds2790配置为在温度转换完成时产生中断。
注意温度中断发生的时间。
发生中断时，将温度寄存器的最低4位移入变量。
这些步骤导致ds2790每220ms （标称值）产生一个温度转换中断。由于每次温度转换提供 4 位，并且我们正在生成一个 16 位数字，因此每 880ms（标称值）提供一个全新的随机数。
示例 c 代码
下面的示例 c 代码生成一个 16 位随机值，该值可用作全局变量rand_num。请注意，必须初始化该器件，以便在温度中断完成时启用中断。温度中断在代码中定义为eint_ti。
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