Random 如何在微控制器中高效地生成随机数？

如何在微控制器中高效地生成随机数？是否有任何通用指南或特定的快速方法？

您可以通过模拟线性反馈移位寄存器来操纵位来生成伪随机数

然后问题就变成了“你想模拟多少比特？”

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有一些信息。

如果您可以访问ADC，则可以从中读取最低有效位，并将其用作伪随机数生成器的种子，就像其他人发布的一样。显然，您需要从ADC读取多个位，因此需要多次读取，这可能需要一段时间。但您只需要在启动时执行一次，然后使用更快的PRNG生成新的随机数

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许多嵌入式设备都内置了inn ADC，例如ATMega系列表单Atmel。

一个通常生成伪随机数，而不是实际随机数，尽管两者都可以以不同的速率生成

根据序列是否用于加密目的，通常有两种类型。主要区别在于序列中一个数字的知识是否允许预测下一个数字。通用RNG不担心算法知识是否允许观察者复制序列，而且它们运行速度相当快

一个典型的通用RNG算法是。有许多不同算法的公共实现。一个人

如果机器翻译需要太多的内存，那么最好是中途退却。（机器翻译直到1997年才发明。）这个生成器有一些问题，但它几乎不需要内存，几乎不需要代码，而且速度非常快。实现无处不在，Knuth的半数值算法详细介绍了这一点

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要为任何RNG种子，您将需要一个熵源，请参阅（注意：因此对该链接中的（）感到困惑）。这通常是由CPU可以观察到的定时事件派生的，例如击键（我想这对您不起作用）中断和数据包到达。如果实时时钟保持自己的状态，它通常是一个可接受的源，因为重新启动很少按任何顺序计时。

伪随机数生成器是最快和要求最低的w.r.t。指令集（只有移位和异或，没有乘法或除法）是Mersenne twister思想的较小变体（称为广义线性反馈移位寄存器）。Mersenne twister本身需要太多的微控制器内存

这些生成器的问题是，如果您运气不好，它们可能会生成接近零的长序列。但是，如果状态空间大小合理，并且从另一个PNRG初始化，这是不可能的

它们对于加密或赌博也不安全，智能对手可以在观察输出后预测未来状态。这是因为它们是线性的

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我曾经为一个状态空间约为50个24位字的小型非标准处理器设计过这样一个生成器。我使用Diehard测试套件测试变体，直到找到一个好的。该应用程序正在为硬件测试生成随机变体。

如果硬件为用户提供了一个按钮，一个简单的技巧是计算它的时间长度按下按钮。用足够快的短计数器，你会得到一个“随机”数字。

读取计时器并用一系列位对其进行xoring/nanding/等操作将给用户一个半随机值，因为事件之间的时间间隔可能足够大，用户无法真正分辨与计时器的相关性。

您可以将种子存储到EEPROM，当设备启动时，您可以增加种子并存储它再次说明。因此，每次重新启动都会有不同的随机数。

如果您可以使pin保持浮动，则可以使用线性反馈移位寄存器生成随机数。我不确定这是一种方法，但请查看我的代码：

// This code was written for 8051 (AT89S52)
unsigned char lfsr = 231; //8 bit shift register, with the seed of 231 or '11100111b'
unsigned char input_bit, i;

void main (void) 
{
    //Setup
    P0_0 = 0; // Leave Pin 0 Port 0 floating
    uart_init(); //Initializing uart/serial communication with pc


    while (1) 
    {
        for (i = 0; i < 255; i++) 
        {
            if (P0_0 == 1) // If Pin 0.0 is HIGH
            {
                input_bit = ((lfsr >> 0) ^ (lfsr >> 2) ^ (lfsr >> 3) ^ (lfsr >> 4)) & 1;
                lfsr = (lfsr >> 1) | (input_bit << 7);
            }
        }
        printf_tiny("%u\n", lfsr); //Send the random number to PC
        soft_delay(65535); //Simple delay function
    } //end while (1) loop

}

//此代码是为8051（AT89S52）编写的
无符号字符lfsr=231；//8位移位寄存器，种子为231或'11100111b'
无符号字符输入\位，i；
真空总管（真空）
{
//设置
P0_0=0；//保持引脚0端口0浮动
uart_init（）；//初始化uart/与pc的串行通信
而(1)
{
对于（i=0；i<255；i++）
{
如果（P0_0==1）//如果引脚0.0高
{
输入位=（（lfsr>>0）^（lfsr>>2）^（lfsr>>3）^（lfsr>>4））&1；
lfsr=（lfsr>>1）|（输入位你需要多少随机性？速度是这里的首要要求，还是不可预测性最重要？针对不同目标的不同应用程序，有许多不同的伪随机数生成算法。例如，游戏不需要不可预测性，而只需要生成高security加密代码。我需要速度。没有加密要求。每次重置微控制器时，我都会得到相同的随机数。我如何避免？换句话说，我如何设置随机种子？控制器上没有实时时钟？这可以作为种子。我们有RTC，但不使用它是项目明智的决定。我们模拟RT固件的C。感谢您的评论。固件的第二个计数器可以用作种子。之所以选择作为最佳答案，是因为我发现LFSR实现起来最省时，而且速度也很快。我使用静态值作为种子，因为我们的设备几乎不会被重置。当重置发生时，它是否产生相同的随机数并不重要。seed值0xAC的周期大于10^8。为正确的位模式选择正确的种子将获得最大LFSR，它将生成位模式中除0以外的所有数字。这些RNG需要一个种子才能工作。每次重置微控制器时，我都会得到相同的随机数集。啊哈，好问题。（我们向她询问基本的RNG问题