ATmega128单片机低成本真随机数发生器设计

本文主要介绍了如何利用ATmega128单片机设计一种低成本且性能稳定的真随机数发生器。ATmega128是一款由Atmel公司推出的AVR系列单片机，因其高速度、强大功能和高性价比在嵌入式系统中广泛应用。文章的核心技术是利用单片机的I/O口，如PG3和PG4，配合RC充放电电路的随机性来生成随机数。 在设计过程中，首先，作者利用串联的RC电路作为真随机数发生源。由于RC电路的充放电过程受到诸如漏电流、电阻热噪声等多种不可控因素影响，其稳定度较低，这恰恰为随机数的产生提供了基础。通过配置PG3为充电口，PG4为检测口，当PG3为高时，对电容充电，为低时则放电，电容上的电压变化作为随机信号输入到单片机。 接着，AVR单片机利用自身的主时钟作为计时基准，通过定时器精确测量RC电路的充放电时间，这个过程中的微小差异反映了电路的不确定性，从而得到不确定性的2位二进制数据。由于主时钟周期远小于RC充放电时间，这个过程确保了生成的随机数的真随机性。 为了进一步提高随机性并减少数据量，文中提到将每4次采集的数据综合成一个8位的真随机数，通过程序逻辑处理实现了数据的处理和输出。这种方法在金融、通信、娱乐等对随机数需求较高的领域具有显著的应用价值，尤其是在对成本敏感的环境下，这种简单且高效的随机数发生器方案显得尤为实用。 总结来说，本文提供了一个基于ATmega128单片机的真随机数发生器的设计思路，利用RC电路的不稳定性和单片机的计时功能，生成的随机数既经济又真实，适用于对随机性要求较高的多种应用场景。