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pico-rand

随机数生成器 API。

详细描述​

此模块在运行时利用多种可能的熵源生成随机数，并使用这些来源修改软件实现的 128 位"伪随机数生成器（PRNG）"的状态。

要提供的随机数（32 至 128 位）从 PRNG 中读取，以帮助提供较大的数值空间。

以下（多种）熵源可用（质量各异），每种均由一个 #define 启用：

  • 环形振荡器（ROSC）（PICO_RAND_ENTROPY_SRC_ROSC == 1）：每次从环形振荡器的"随机位"中采样 PICO_RAND_ROSC_BIT_SAMPLE_COUNT 位并混入。如果 ROSC 已关闭，或处理器正在从 ROSC 运行，则不应使用此选项。

ROSC 位采样的最大吞吐量由 PICO_RAND_MIN_ROSC_BIT_SAMPLE_TIME_US 控制，默认为 10 微秒，即每秒 100,000 位。

  • 时间（PICO_RAND_ENTROPY_SRC_TIME == 1）：每次混入 64 位微秒定时器的值。

  • 总线性能计数器（PICO_RAND_ENTROPY_SRC_BUS_PERF_COUNTER == 1）：每次混入总线架构的一个性能计数器。

所有熵源在应用到 PRNG 状态机之前都经过哈希处理。

第一次请求随机数时，必须为 128 位 PRNG 状态设置种子。也有多种熵源可用于种子操作：

  • 环形振荡器（ROSC）（PICO_RAND_SEED_ENTROPY_SRC_ROSC == 1）：从环形振荡器的"随机位"采集 64 位并混入种子。

  • 时间（PICO_RAND_SEED_ENTROPY_SRC_TIME == 1）：将 64 位微秒定时器混入种子。

  • 板卡标识符（PICO_RAND_SEED_ENTROPY_SRC_BOARD_ID == 1）：通过 pico_get_unique_board_id 获取的板卡 ID 混入种子。

  • RAM 哈希（PICO_RAND_SEED_ENTROPY_SRC_RAM_HASH）：对 RAM 子集的内容进行哈希并混入。RAM 的初始内容在上电时是不确定的，因此可提供合理的熵来源。默认情况下对 RAM 的最后 1K（通常包含 core 0 栈）进行哈希，这也可以在每次热重置后提供差异。

使用默认设置时，种子生成大约需要 1 毫秒，之后生成随机数通常需要 10 到 20 微秒。

pico_rand 的方法可以从任意核心或 IRQ 中安全调用，但在后一种情况下需注意，调用可能会阻塞数微秒以等待更多熵。

函数​

void get_rand_128 (rng_128_t *rand128)
 获取 128 位随机数。

  • uint64_t get_rand_64 (void): 获取 64 位随机数。
  • uint32_t get_rand_32 (void): 获取 32 位随机数。

函数文档​

get_rand_128​

void get_rand_128 (rng_128_t * rand128)

获取 128 位随机数。

此方法可以从任意核心或 IRQ 中安全调用，但在后一种情况下需注意，调用可能会阻塞数微秒以等待更多熵。

参数

  • rand128: 指向用于接收 128 位随机数的存储区域的指针

get_rand_32​

uint32_t get_rand_32 (void)

获取 32 位随机数。

此方法可以从任意核心或 IRQ 中安全调用，但在后一种情况下需注意，调用可能会阻塞数微秒以等待更多熵。

返回

32 位随机数。

get_rand_64​

uint64_t get_rand_64 (void)

获取 64 位随机数。

此方法可以从任意核心或 IRQ 中安全调用，但在后一种情况下需注意，调用可能会阻塞数微秒以等待更多熵。

返回

64 位随机数。

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