[發明專利]真隨機數亂源產生電路

在審

• 申請號: 202210134089.5
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114520647A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 蔡尚達
• 申請（專利權）人: 博流智能科技（南京）有限公司
• 主分類號: H03K3/84
• 分類號: H03K3/84;G06F7/58
• 代理公司: 上海大邦律師事務所 31252
• 代理人: 王松

1.一種真隨機數亂源產生電路，其特征在于，所述真隨機數亂源產生電路包括：若干環震蕩器及若干亂源接收器，各環震蕩器連接對應的亂源接收器；

各環震蕩器包括環選擇器和若干反向器；所述環選擇器的輸出端連接一反相器，各反相器依次串接；設定反相器的輸出端還連接所述環選擇器的輸入端；

各亂源接收器包括邏輯混合器、至少兩個D觸發器、比較器及不穩態計數器；所述邏輯混合器的輸出端分別連接各D觸發器的輸入端，各D觸發器的輸出端連接對應比較器的輸入端，所述比較器的輸出端連接不穩態計數器的輸入端。

2.根據權利要求1所述的真隨機數亂源產生電路，其特征在于：

所述真隨機數亂源產生電路包括n+1個環震蕩器，各環震蕩器包括m+1個反向器；其中，n為正整數，m為偶數；

環震蕩器i中，第j個反向器的輸出定義為cij,所述環選擇器作為環震蕩器的輸入端；其中，0≤i≤n，0≤j≤m；j為偶數時，第j個反向器的輸出端連接對應環選擇器的輸入端。

3.根據權利要求2所述的真隨機數亂源產生電路，其特征在于：

所述真隨機數亂源產生電路包括n+1個亂源接收器；前級環震蕩器的反向器輸出cij作為對應亂源接收器的輸入；

所述邏輯混和器把cij中任意挑選數個出來用邏輯閘匯集到1比特,邏輯混和器輸出同時接到至少兩個D觸發器輸入；

各亂源接收器包括兩個D觸發器，分別為第一D觸發器及第二D觸發器；第一D觸發器的輸出為亂源產生器輸出,可提供隨機數產生器亂源,因為總共有n+1個亂源接收器,因此每個時脈周期可以提供n+1個亂源比特；第二D觸發器用于檢測亂源是否處于不穩態；

兩個D觸發器的輸出利用比較器接在一起,并把比較器的輸出結果輸送至不穩態計數器,每當兩個D觸發器輸出結果不同時比較器輸出1,不穩態計數器則加1；所述不穩態計數器在配置的單位時間內計數,計數的結果是單位時間內發生不穩態的次數,用于評估此亂源的性能。

4.根據權利要求1所述的真隨機數亂源產生電路，其特征在于：

在芯片設計階段按照上述架構設計亂源產生器,當芯片流片歸來后,初次開機按照下列步驟調整亂源：

(1)初始化n,wn,u都為0,而s為2；

(2)配置環n選擇器為s；

(3)讀取環n不穩態計數器值到u；

(4)若當前u大于上一輪的u’,則wn等于s,反之不更新wn,接著更新s等于s’加2并重復步驟(1)～步驟(3)直到s等于m；

(5)記錄wn值,n等于n’加1,重復步驟(1)～步驟(4)得到所有w0～wn的值,并把把wn值存儲到非揮發性存儲器中；

(6)后續開機把wn的值從非揮發性存儲器讀出并配置到chain_n_select后即可正常使用亂源產生器,不再重復步驟(1)～步驟(5)。