初学者
10 分钟

使用 RNG90 和 PIC32MZ2048EFM100 生成安全且经认证的 256 位随机数

面向强大加密系统的安全且经认证的随机数生成解决方案

RNG 2 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 5月 14, 2025

点击板

RNG 2 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

具备防篡改检测功能的安全型 NIST 认证 256 位随机数生成方案

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RNG 2 Click 基于 Microchip 出品的 RNG90,这是一款完全符合 NIST SP 800-90A/B/C 标准的安全型随机数发生器(RNG)。该 Click 板™ 专为满足现代加密系统对高强度随机数的严苛要求而设计,其中所生成随机数的质量直接关系到整个系统的安全性。在密钥生成、数字签名、密码创建、随机挑战、初始化向量(IV)等加密应用中,真正的随机性至关重要。RNG90 芯片通过每次执行随机命令生成一个 256 位的随机数,具备 128 位的安全强度,并已通过 NIST 认证实验室的独立随机性验证,确保其在敏感应用中

的可靠性。作为 Microchip CryptoAuthentication™ 产品系列的一部分,RNG90 可直接嵌入对安全性和即用型随机性有较高需求的系统中,无需额外配置。RNG 2 Click 通过标准 I2C 接口与主控 MCU 通信,通信速率最高可达 400kHz,便于集成到各种控制平台中。此外,它还具备唯一的 72 位序列号和多项基于硬件的安全机制,包括主动屏蔽防御物理侵入攻击、异常电压条件的篡改检测,以及基于温度变化的防篡改监测。这些设计为系统提供了强大的物理层安全保障。凭借其出色的安全性能和易于集成的特性,

RNG 2 Click 特别适用于加密系统、密码管理工具、游戏平台、加密货币硬件钱包、科研实验,甚至航天与国防等对安全认证随机数有严格要求的应用场景。该 Click 板™ 支持 3.3V 和 5V 逻辑电平,通过 VCC SEL 跳线进行选择,确保与不同电压等级的 MCU 正确通信。此外,本板还附带易于使用的软件库及示例代码,供开发者参考并加速项目开发。

RNG 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
RPD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RNG 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

RNG 2 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示如何使用 RNG 2 Click 板,定期读取并记录由设备生成的随机数。

关键功能:

  • rng2_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构为默认初始值。

  • rng2_init - 初始化该 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • rng2_default_cfg - 执行 RNG 2 Click 板的默认配置。

  • rng2_read_random_num - 请求并读取来自 RNG 2 Click 板的 32 字节随机数。

应用初始化
初始化日志模块和 Click 板驱动程序,然后应用默认配置。

应用任务
每秒从设备读取一次 32 字节的随机数,并将其显示在日志中。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief RNG 2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the RNG 2 Click board by periodically reading 
 * and logging random numbers generated by the device.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the logger and the Click board driver, then applies the default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and displays a 32-byte random number from the device every second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rng2.h"

static rng2_t rng2;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rng2_cfg_t rng2_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    rng2_cfg_setup( &rng2_cfg );
    RNG2_MAP_MIKROBUS( rng2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( RNG2_OK != rng2_init( &rng2, &rng2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( RNG2_ERROR == rng2_default_cfg ( &rng2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( RNG2_OK == rng2_read_random_num ( &rng2 ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Random number: " );
        for ( uint8_t cnt = 0; cnt < rng2.rsp_pkt.data_len; cnt++ )
        {
            log_printf ( &logger, "%.2X", ( uint16_t ) rng2.rsp_pkt.data_buf[ cnt ] );
        }
        log_printf ( &logger, "\r\n\n" );
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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