Dados digitais DIY: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Este Instructable descreve como projetar Dados Digitais, um verdadeiro gerador de números aleatórios de 1 a 6. Este dispositivo pode ser usado em vez de um dado comumente usado. Possui um display LED de 7 segmentos de 1 dígito e dois botões: "Run" e "Display Previous". Os Dados Digitais podem ser alimentados por uma única bateria CR2032. Ele não tem botão liga / desliga devido ao baixo consumo de energia quando ocioso.

Abaixo descrevemos as etapas necessárias para entender como o chip GreenPAK foi programado para criar os Dados Digitais. No entanto, se você deseja apenas obter o resultado da programação, baixe o software GreenPAK para visualizar o arquivo de design GreenPAK já concluído. Conecte o Kit de Desenvolvimento GreenPAK ao seu computador e acesse o programa para criar o IC personalizado para controlar seus Dados Digitais.

Etapa 1: Arquitetura do Dispositivo

O projeto consiste nos seguintes blocos:

• Gerador de Entropia
• Registro de deslocamento de feedback linear
• Binário para decodificador de 7 segmentos
• Unidade de controle
• Configurações Macrocell

Etapa 2: gerador de entropia

O gerador de entropia é construído com quatro osciladores assíncronos. Dois dos quais são construídos usando um LUT de loop fechado invertido com atraso (1 MHz e 6,5 MHz). Dois outros são OSC1 do GreenPAK (2.048 MHz junto com uma divisão por 3) e OSC2 (25 MHz dividido por 2).

A entrada de alguns sinais de clock assíncronos na porta XNOR é suficiente para obter um sinal imprevisível em sua saída (ruído ou entropia). Mas as macrocélulas dentro do SLG46826V permitem fazer soluções ainda mais complicadas. Usando mais um oscilador e DFF, obtemos um sinal completamente aleatório.

Etapa 3: Registro de deslocamento de feedback linear

O LFSR de 3 bits é construído usando três DFFs e uma porta XNOR. Este bloco com cada relógio de entrada gera um número pseudo-aleatório de 3 bits. Aqui, em vez de um pulso de clock, o sinal de ruído vai para a entrada do LFSR, gerando um verdadeiro número aleatório de 3 bits.

Etapa 4: decodificador binário para 7 segmentos

Para converter o número aleatório de 3 bits gerado pelo LSFR, o decodificador Binário para 7 segmentos é usado, consulte a Figura 3. O decodificador é construído com LUTs de 3 bits.

Etapa 5: Unidade de Controle

A unidade de controle é uma parte do dispositivo projetada para iniciar e parar após o período de 3 segundos. Dois pinos são configurados como entradas e dois botões devem ser conectados do VDD a esses pinos. Enquanto o botão "Executar" é pressionado, o dispositivo gera continuamente números aleatórios. Logo após o botão ser liberado, a geração para e o LFSR trava suas saídas. O decodificador posteriormente conduz um display de 7 segmentos. Após um período de 3 segundos, o Dado Digital fica ocioso. O dispositivo ainda está ligado, mas como todas as oscilações foram desligadas, o consumo de corrente é extremamente baixo. Isso permite que o dispositivo "lembre-se" do último número aleatório gerado. Se o botão "Exibir Anterior" for pressionado, o último número aleatório gerado será exibido até que o botão seja liberado. Como os Dados Digitais são projetados para substituir os dados usuais, o LUT12 de 3 bits é usado para reiniciá-lo quando "0" ou "7" ocorrer. Isso garante que o dispositivo irá gerar um número aleatório no intervalo de 1 a 6.

Etapa 6: configurações do Macrocell

Para cada macrocélula, as configurações referem-se às tabelas acima.

Conclusões

Os Dados Digitais podem ser usados como um substituto dos dados usuais nos cassinos ou ao jogar qualquer outro jogo onde os dados são necessários. Possui um gerador de entropia que está constantemente gerando números aleatórios de 3 bits enquanto o botão "Executar" é pressionado. Ele para e exibe o resultado apenas quando o botão é liberado, portanto, o fator humano também afeta o número aleatório gerado. Quatro osciladores assíncronos, juntamente com a variabilidade do botão humano, tornam o dispositivo completa e desejavelmente imprevisível.