C语言 AVR Atmega128 随机数生成器

Question

我正在和我的朋友一起构建 ATmega128 研究项目，我们在随机数生成器(从 0 到 5(方面遇到了问题，因为该函数始终显示相同的结果。我们不能添加 time.h，因为 AVR Studio 不接受这一点。

代码如下：

uint8_t randomNumber(uint8_t r){
r = rand()%5;
return r;
}

其他尝试

uint8_t randomNumber(uint8_t min, uint8_t max){
uint8_t = result;
result = min + rand() % (max+1 - min);
return result;
}

有什么想法吗？ 谢谢 塞巴斯蒂安

Answer 1

哇，这个问题让我掉进了兔子洞。

1. 伪随机数相对容易生成。
2. 真正的随机数很难生成。
3. 随机数的质量(是否出现偏差(完全取决于您的种子值。
随机数生成器的
4. 种子值必须是(等待它(随机的，否则人们可以猜测您正在使用哪些数字，从而破坏生成器的随机性。

从哪里获取随机种子值？

互联网提出的选项：

1. 来自环境的自然噪声(读取ADC，或...https://www.fourmilab.ch/hotbits/(我知道这对于Arduino项目来说不切实际，但同样有趣((。
2. 时间用户输入(默认情况下，人类不精确(。
3. 晶体之间的时间差异。[https://en.wikipedia.org/wiki/Clock_drift]

轻度免责声明： 1/3 已被证明在商业环境中不安全，很容易看出 #2 如何通过使用计算机而不是人类来玩弄。

因此，最快的方法可能是使用浮动ADC。 在您认为这是一个好主意之前：https://skemman.is/bitstream/1946/10689/1/ardrand.pdf

请记住：较大的种子池会增加随机性(即使用 32 位随机种子值比使用布尔随机种子值更好(。

128 上的 ADC 有 1024 个值，实际上，浮点值的趋势将远远小于该值(我读过您应该将其视为 32(。

为了提高获得随机数的机会，请多次从 adc 读数中获取最低位(即读取 adc 16 次以获得 16 位"随机"数(。

假设您已经设置了 adc 等。

未经测试的伪代码

/* srand example */
#include <stdio.h>      /* printf, NULL */
#include <stdlib.h>     /* srand, rand */
#include <avr/io.h>
//pseudo code.  you must implement init_adc() and read_adc()
int main ()
{
//Init and seed.
uint16_t u_rand_val = 0;
uint16_t u_seed_rand_val = 0;
init_adc();
//Note we're assuming the channel that you are reading from is FLOATING or hooked up to something very noisy.  
//Gather bits from the adc, pushing them into your pseudorandom seed.
for(uint8_t i=0; i<16; i++){
u_seed_rand_val = u_seed_rand_val<<1 | (read_adc()&0b1);
}
srand (u_seed_rand_val);
while(1){
//Do whatever you were going to do.
//Note that calls to rand() use the seed set up by srand above.
u_rand_val = rand()%5;
print("Cur val:%u", u_rand_val);
}
return 0;
}