ATmega1 28單片機的真隨機數發生矗

引 言
隨機數已廣泛地應用于仿真、抽樣、數值分析、計算機程序設計、決策、美學和娛樂之中。常見的隨機數發生器有兩種：使用數學算法的偽隨機數發生器和以物理隨機量作為發生源的真隨機數發生器。要獲取真正隨機的真隨機數，常使用硬件隨機數發生器的方法來獲取。這些真隨機數都是使基于特定的真隨機數發生源(如熱噪聲、電流噪聲等)，每次獲取的真隨機數都是不可測的，具有很好的隨機性。
真隨機數因其隨機性強，在數據加密、信息輔助、智能決策和初始化向量方面有著廣泛應用，構建一種基于硬件真隨機數發生源，具有廣泛的應用價值。但目前硬件真隨機數發生源均較復雜，而且很少有基于單片機的真隨機數發生器。本文利用RC充放電的低穩定度，根據AVR單片機的特點設計了一種性價比極高的真隨機數發生器。該隨機數發生器使用元件很少，穩定性高，對一些價格敏感的特殊場合，如金融、通信、娛樂設備等有較大的應用意義。

1 基本原理和方法
1．1 基本原理
串聯的RC充放電電路由于受到漏電流、電阻熱噪聲、電阻過剩噪聲、電容極化噪聲等諸多不確定性因素的影響，其充放電穩定度一般只能達到10－3。利用這種RC充放電的低穩定度特性實現廉價的真隨機數發生源。
Atmel公司AVR單片機ATmega 128以其速度快、功能強、性價比高等優點廣泛應用于各種嵌入式計算場合。利用AVR單片機引腳配置靈活多樣的特點，使用Amnega128兩個I／O口作為真隨機數的電氣接口。
其原理如圖1所示。主要原理是利用串聯RC電路的不確定性產生真隨機數源，收集數據，通過AVR單片機ATmega128和主時鐘電路量化RC電路的充放電時問，獲得不確定的2位二進制數據，再利用程序將每4次采集的數據綜合，最后產生1個8位的真隨機數。