初学者
10 分钟

使用 RNG90 和 STM32F103RB 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 Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 5月 14, 2025

点击板

RNG 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

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

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
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
PB8
SCL
I2C Data
PB9
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

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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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