ATmega1 28單片機(jī)的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生矗

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析
經(jīng)實(shí)驗(yàn)，得到兩位不確定二進(jìn)制數(shù)的概率分布。
5 min后數(shù)據(jù)分布：P(00)=16％，P(01)=19％，P(10)=37％，P(11)=28％。
10 min后的數(shù)據(jù)分布：P(00)=16％，P(01)=21％，P(10)=38％，P(11)=25％。
22 min后的數(shù)據(jù)分布：P(00)=14％，P(01)=23％，P(10)=38％，P(11)=25％。
37 min后的數(shù)據(jù)分布：P(00)=16％，P(01)=26％，P(10)=36％，P(11)=22％。
以上數(shù)據(jù)由單片機(jī)統(tǒng)計(jì)后經(jīng)串口直接輸出到超級(jí)終端的顯示參數(shù)。
25℃下產(chǎn)生的3 500個(gè)8位數(shù)據(jù)的分布如圖3所示。

從圖中可以看出，有4個(gè)區(qū)間分布概率較大，分別是[0，32]、[40，90]、[160，225]、[230，255]。產(chǎn)生這樣的分布和具體使用的元器件特性以及測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境有關(guān)。在采集得到大量的序列后，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有周期重復(fù)性。

3 提高性能的措施
在實(shí)際應(yīng)用中，若采用該方法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密時(shí)，為防止解密者拆除、短接RC電路或更改RC電路參數(shù)，可利用測(cè)得的充放電時(shí)間來(lái)確定外部RC電路的存在和參數(shù)的穩(wěn)健。如若充放電時(shí)間不在程序預(yù)先設(shè)定的區(qū)間內(nèi)，單片機(jī)立即銷毀相關(guān)數(shù)據(jù)并停止程序運(yùn)行，從而達(dá)到加密的效果。
提高隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生速率。采用本文的方法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)的速率和RC充放電時(shí)間有關(guān)系，由于RC充放電速率影響，在產(chǎn)生高速率隨機(jī)數(shù)的時(shí)候不合適。針對(duì)該問(wèn)題，可將得到的真隨機(jī)數(shù)作為種子來(lái)產(chǎn)生一定數(shù)量的偽隨機(jī)數(shù)，這樣可大大提高產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的速率。

結(jié) 語(yǔ)
設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于AVR單片機(jī)的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，利用RC充放電電路的不穩(wěn)定性完成了真隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生。該隨機(jī)數(shù)發(fā)生器利用AVR單片機(jī)少量硬件資源完成，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。最后提出了軟硬件結(jié)合的方式，提高了該隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的性能，拓展了該真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用范圍。