设计并实现了一种基于FPGA的真随机数发生器,利用一对振荡环路之间的相位漂移和抖动以及亚稳态作为随机源,使用线性反馈移位寄存器的输出与原始序列运算作为后续处理。在Xilinx Virtex-5平台的测试实验中,探讨了振荡器数量以及采样频率等参数对随机序列的统计特性的影响。测试结果表明本设计产生的随机序列能够通过DIEHARD测试,性能满足要求。由于仅使用了普通逻辑单元,使得本设计能够迅速移植到ASIC设计,大大缩短了开发周期。

引言随机数已广泛地应用于仿真、抽样、数值分析、计算机程序设计、决策、美学和娱乐之中。常见的随机数发生器有两种：使用数学算法的伪随机数发生器和以物理随机量作为发生源的真随机数发生器。要获取真正随机的真随机数,常使用硬件随机数发生器的方法来获取。这些真随机数都是使基于特定的真随机数发生源（如热噪声、电流噪声等）,每次获取的真随机数都是不可测的,具有很好的随机性。真随机数因其随机性强,在数据加密、信息辅助、智能决策和初始化向量方面有着广泛应用,构建一种基于硬件真随机数发生源,具有广泛的应用价值。但目前硬件真随机数发生源均较复杂,而且很少有基于单片机的真随机数发生器。本文利用RC充放电的低稳定度,根据AVR单片机的特点设计了一种性价比极高的真随机数发生器。该随机数发生器使用元件很少,