Цифрови зарове „направи си сам“: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Тази инструкция описва как да се проектира Digital Dice, истински генератор на случайни числа от 1 до 6. Това устройство може да се използва вместо често използвани зарове. Той има 1-цифрен 7-сегментен LED дисплей и два бутона: "Run" и "Display Previous". Digital Dice може да се захранва от една батерия CR2032. Той няма превключвател за включване поради пренебрежимо ниска консумация на енергия при празен ход.

По -долу описахме необходимите стъпки, за да разберем как чипът GreenPAK е програмиран за създаване на Digital Dice. Ако обаче просто искате да получите резултат от програмирането, изтеглете софтуера GreenPAK, за да видите вече завършения файл за проектиране GreenPAK. Включете комплекта за разработка на GreenPAK към вашия компютър и натиснете програма, за да създадете персонализирана интегрална схема за управление на вашите цифрови зарове.

Стъпка 1: Архитектура на устройството

Дизайнът се състои от следните блокове:

• Генератор на ентропия
• Регистър за смяна на линейна обратна връзка
• Двоичен към 7-сегментен декодер
• Блок за управление
• Настройки на макроклетка

Стъпка 2: Генератор на ентропия

Генераторът на ентропия е изграден от четири асинхронни осцилатора. Две от тях са изградени с помощта на обърнат LUT със затворен контур със забавяне (1 MHz и 6,5 MHz). Други две са OSC1 на GreenPAK (2.048 MHz заедно с разделяне на 3) и OSC2 (25 MHz, разделено на 2).

Въвеждането на няколко асинхронни тактови сигнала към порта XNOR е достатъчно, за да се получи непредсказуем сигнал на изхода му (шум или ентропия). Но макроклетките в SLG46826V позволяват да се правят още по -сложни решения. Използвайки още един осцилатор и DFF получаваме напълно случаен сигнал.

Стъпка 3: Регистър за смяна на линейна обратна връзка

3-битовият LFSR е изграден с помощта на три DFF и един XNOR порта. Този блок с всеки входен часовник генерира 3-битово псевдослучайно число. Тук вместо тактов импулс, шумовият сигнал влиза във входа на LFSR, генерирайки истинско произволно 3-битово число.

Стъпка 4: Двоичен към 7-сегментен декодер

За да се преобразува 3-битовото произволно число, генерирано от LSFR, се използва двоичен в 7-сегментен декодер, вижте Фигура 3. Декодерът е изграден от 3-битови LUT.

Стъпка 5: Контролен блок

Блокът за управление е част от устройството, предназначено да го стартира и спира след 3-секундния период. Два пина са конфигурирани като входове и два бутона трябва да бъдат свързани от VDD към тези щифтове. Докато е натиснат бутонът "Run", устройството непрекъснато генерира произволни числа. Веднага след отпускането на бутона, генерирането спира и LFSR блокира изходите си. Впоследствие декодерът управлява 7-сегментен дисплей. След период от 3 секунди цифровите зарове остават бездействащи. Устройството все още е включено, но тъй като всички трептения са изключени, консумацията на ток е изключително ниска. Това позволява на устройството да „запомни“последното генерирано произволно число. Ако е натиснат бутонът "Показване на предишния", последният генериран случаен номер ще бъде показан, докато бутонът бъде освободен. Тъй като Digital Dice е проектиран да замени обикновените зарове, 3-битовият LUT12 се използва за рестартиране, когато се появи "0" или "7". Това гарантира, че устройството ще генерира произволно число в диапазона от 1 до 6.

Стъпка 6: Настройки на Macrocell

За всяка макроклетка настройките се отнасят до таблиците по -горе.

Изводи

Цифровите зарове могат да се използват като заместител на обикновените зарове в казината или при игра на други игри, където са необходими зарове. Той има генератор на ентропия, който постоянно генерира 3-битови случайни числа, докато е натиснат бутонът "Run". Той спира и показва резултата само когато бутонът е освободен, така че човешкият фактор също влияе върху генерираното произволно число. Четири асинхронни осцилатора заедно с променливостта на натискането на човешки бутон правят устройството напълно и желателно непредсказуемо.