Daus digitals de bricolatge: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquesta instrucció descriu com dissenyar els daus digitals, un veritable generador de números aleatoris de l'1 al 6. Aquest dispositiu es pot utilitzar en lloc d'un dau d'ús habitual. Té una pantalla LED de 1 dígit de 7 segments i dos botons: "Executa" i "Visualitza Anterior". Els daus digitals es poden alimentar amb una sola bateria CR2032. No té cap interruptor d’engegada a causa d’un consum d’energia insignificantment baix quan està inactiu.

A continuació, es descriuen els passos necessaris per entendre com s'ha programat el xip GreenPAK per crear els daus digitals. Tot i això, si només voleu obtenir el resultat de la programació, descarregueu-vos el programari GreenPAK per veure el fitxer de disseny GreenPAK ja completat. Connecteu el kit de desenvolupament GreenPAK a l'ordinador i premeu el programa per crear el CI personalitzat per controlar els vostres daus digitals.

Pas 1: Arquitectura de dispositius

El disseny consta dels blocs següents:

• Generador d'entropia
• Registre de canvis de comentaris lineals
• Descodificador de binari a 7 segments
• Unitat de control
• Configuració de Macrocell

Pas 2: generador d'entropia

El generador d’entropia està format per quatre oscil·ladors asíncrons. Dues de les quals es construeixen mitjançant un LUT de bucle tancat invertit amb retard (1 MHz i 6,5 MHz). Dues altres són OSC1 de GreenPAK (2.048 MHz juntament amb una divisió per 3) i OSC2 (25 MHz dividit per 2).

Introduir uns quants senyals de rellotge asíncrons a la porta XNOR és suficient per obtenir un senyal impredictible a la sortida (soroll o entropia). Però les macrocèl·lules del SLG46826V permeten fer solucions encara més complicades. Utilitzant un oscil·lador més i DFF obtenim un senyal completament aleatori.

Pas 3: registre de canvis de comentaris lineals

El LFSR de 3 bits es crea mitjançant tres DFF i una porta XNOR. Aquest bloc amb cada rellotge d’entrada genera un número pseudoaleatori de 3 bits. Aquí, en lloc d’un pols de rellotge, el senyal de soroll entra a l’entrada del LFSR, generant un veritable número aleatori de 3 bits.

Pas 4: descodificador binari a 7 segments

Per convertir el nombre aleatori de 3 bits generat per l'LSFR, s'utilitza el descodificador binari a 7 segments, vegeu la figura 3. El descodificador està format per LUT de 3 bits.

Pas 5: Unitat de control

La unitat de control és una part del dispositiu dissenyada per engegar-la i aturar-la després del període de 3 segons. Es configuren dos pins com a entrades i s'han de connectar dos botons des de VDD a aquests pins. Mentre es prem el botó "Executar", el dispositiu genera contínuament números aleatoris. Just després d’alliberar el botó, la generació s’atura i LFSR bloqueja les seves sortides. Posteriorment, el descodificador genera una pantalla de 7 segments. Després d’un període de 3 segons, el dau digital es queda inactiu. El dispositiu continua encès, però, com que totes les oscil·lacions han estat apagades, el consum actual és extremadament baix. Això permet al dispositiu "recordar" l'últim número aleatori generat. Si es prem el botó "Mostrar anterior", es mostrarà l'últim número aleatori generat fins que es deixi anar el botó. Com que els daus digitals estan dissenyats per substituir els daus habituals, el LUT12 de 3 bits s'utilitza per reiniciar-lo quan es produeixi "0" o "7". Això garanteix que el dispositiu generi un número aleatori en l’interval d’1 a 6.

Pas 6: Configuració de Macrocell

Per a cada macrocèl·lula, la configuració es refereix a les taules anteriors.

Conclusions

Els daus digitals es poden utilitzar com a substituts dels daus habituals als casinos o quan es juga a qualsevol altre joc on es necessitin daus. Té un generador d'entropia que genera números aleatoris de 3 bits constantment mentre es prem el botó "Executar". S'atura i mostra el resultat només quan es deixa anar el botó, de manera que el factor humà també afecta el nombre aleatori generat. Quatre oscil·ladors asíncrons juntament amb la variabilitat de l’empenta de botons humans fan que el dispositiu sigui totalment i desitjablement imprevisible.