补充: FPGA产生基于LFSR的伪随机数

FPGA学习交流 2018-06-13 11:21 次阅读

       大家好,又到了每日学习的时间了,上一篇《荐读:基于FPGA 的CRC校验码生成器》文中,提到了“要实现这一过程,仍然需要LFSR电路,参看《FPGA产生基于LFSR的伪随机数》中关于该电路特性的介绍”,在这补一篇《FPGA产生基于LFSR的伪随机数》,欢迎大家交流学习。
       
       1.概念
       通过一定的算法对事先选定的随机种子(seed)做一定的运算可以得到一组人工生成的周期序列,在这组序列中以相同的概率选取其中一个数字,该数字称作伪随机数,由于所选数字并不具有完全的随机性,但是从实用的角度而言,其随机程度已足够了。这里的“伪”的含义是,由于该随机数是按照一定算法模拟产生的,其结果是确定的,是可见的,因此并不是真正的随机数。伪随机数的选择是从随机种子开始的,所以为了保证每次得到的伪随机数都足够地“随机”,随机种子的选择就显得非常重要,如果随机种子一样,那么同一个随机数发生器产生的随机数也会一样。

       2.由LFSR引出的产生方法
       产生伪随机数的方法最常见的是利用一种线性反馈移位寄存器(LFSR),它是由n个D触发器和若干个异或门组成的,如下图:
       172436rpfddydydqfssy4b.png


       其中,gn为反馈系数,取值只能为0或1,取为0时表明不存在该反馈之路,取为1时表明存在该反馈之路;n个D触发器最多可以提供2^n-1个状态(不包括全0的状态),为了保证这些状态没有重复,gn的选择必须满足一定的条件。下面以n=3,g0=1,g1=1,g2=0,g3=1为例,说明LFSR的特性,具有该参数的LFSR结构如下图:
       172437h4v9c2u4l24mfcwl.png

       假设在开始时,D2D1D0=111(seed),那么,当时钟到来时,有:

       D2=D1_OUT=1;

       D1=D0_OUT^D2_OUT=0;

       D0=D2_OUT=1;

       即D2D1D0=101;同理,又一个时钟到来时,可得D2D1D0=001. ………………

       画出状态转移图如下:
       172437n8pz2rre8a2aepg9.png


       从图可以看出,正好有2^3-1=7个状态,不包括全0;

       如果你理解了上图,至少可以得到三条结论:

       1)初始状态是由SEED提供的;

       2)当反馈系数不同时,得到的状态转移图也不同;必须保证gn===1,否则哪来的反馈?

       3)D触发器的个数越多,产生的状态就越多,也就越“随机”;


       3.verilog实现

       基于以上原理,下面用verilog产生一个n=8,反馈系数为g0g1g2g3g4g5g6g7g8=101110001的伪随机数发生器,它共有2^8=255个状态,该LFSR的结构如下:
       172437z10f8ahd4db2hkkt.png

       verilog源代码如下:
       172438bsww78bz0ozi81iw.png


       仿真波形:
       172438hzqlfvald91af2r8.png
       
       以1111 1111为种子,load信号置位后,开始在255个状态中循环,可将输出值255、143、111……作为伪随机数。

       这篇补充就说到这里,各位,加油。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

tesxtt

加工技术不仅总体成套水平高,而且商品化的程度也非常高。 美国50年代未发展了金刚石刀具的超精密切削技术,称为“SPDT技术...

发表于 08-18 18:22 130次 阅读
tesxtt

以FPGA为核心控制的电子设计竞赛电路板设计和实现

大学生电子竞赛题目以模拟电子、数字电子、可编程逻辑器件及单片机技术为核心, 涉及电子仪器仪表、通信、....

发表于 08-18 10:03 37次 阅读
以FPGA为核心控制的电子设计竞赛电路板设计和实现

以FPGA为核心的纯数字真随机数发生器设计与实现

其中n是输入序列的个数,bi是每个序列的偏置。容易看出b≤bi(1≤i≤n),等式当且仅当在bi=0....

发表于 08-18 10:00 28次 阅读
以FPGA为核心的纯数字真随机数发生器设计与实现

以FPGA为控制核心的程控滤波器设计

方案1:数字电位器控制两级INA129级联。用FPGA控制数字电位器DS1267使其输出不同的阻值,....

发表于 08-18 09:56 32次 阅读
以FPGA为控制核心的程控滤波器设计

以FPGA机载为核心的实时视频图形处理系统设计

结合系统需求,确定系统的总体设计方案为:以Xilinx公司的Virtex-5 XC5VFX70T F....

发表于 08-18 09:53 38次 阅读
以FPGA机载为核心的实时视频图形处理系统设计

怎样利用FPGA设计一个跨时钟域的同步策略?

触发器是FPGA设计中最常用的基本器件。触发器工作过程中存在数据的建立(setup)和保持(hold....

发表于 08-18 09:50 23次 阅读
怎样利用FPGA设计一个跨时钟域的同步策略?

如何利用FPGA技术来解决DSP的设计难题?

如果采用MAC模式,DSP48则非常适用,因为DSP48 Slice内含输入寄存器、输出寄存器和加法....

发表于 08-18 09:47 147次 阅读
如何利用FPGA技术来解决DSP的设计难题?

SPI总线是什么?FPGA串行外围接口SPI设计应如何实现?

在数据串并转换的过程中, 必须用到寄存器来存放临时数据。一般情况下,发送数据需要1 个发送寄存器,接....

发表于 08-18 09:43 28次 阅读
SPI总线是什么?FPGA串行外围接口SPI设计应如何实现?

1394b数据传输有什么特点?如何利用FPGA设计一个1394b双向数据传输系统?

随着时代和技术的发展,对于数据总线带宽的要求越来越高,现有的总线标准越来越难以满足实际应用中对高总线....

发表于 08-18 09:40 33次 阅读
1394b数据传输有什么特点?如何利用FPGA设计一个1394b双向数据传输系统?

如何利用FPGA硬件实现固定倍率的图像缩放?

近年来,FPGA技术发展迅速,片内集成了PLL、硬件乘法器、存储器,具有了实现优秀算法的充足资源。许....

发表于 08-18 09:36 27次 阅读
如何利用FPGA硬件实现固定倍率的图像缩放?

如何用FPGA实现UART电路设计?

发送数据由接口模块控制,接口模块给出w rn 信号,发送器根据此信号将并行数据锁存,并通过发送保持寄....

发表于 08-18 09:33 35次 阅读
如何用FPGA实现UART电路设计?

赛灵思推出Vivado设计套件HLx版本,助力SoC和FPGA以及打造可复用的平台

赛灵思公司推出 Vivado 设计套件 HLx 版本,为All Programmable SoC ....

发表于 08-17 11:43 97次 阅读
赛灵思推出Vivado设计套件HLx版本,助力SoC和FPGA以及打造可复用的平台

关于使用FPGA三段式状态机的三点好处,你有什么看法?

用三段式描述状态机的好处,国内外各位大牛都已经说的很多了,大致可归为以下三点:

发表于 08-17 11:43 38次 阅读
关于使用FPGA三段式状态机的三点好处,你有什么看法?

一位fpga工程师的烦恼

你是否体会,你的职业路途遥远,前方很迷茫。

的头像 工程师人生 发表于 08-17 10:42 210次 阅读
一位fpga工程师的烦恼

FPGA和NIOS2有什么关系?FPGA为什么要用NIOS2?

  FPGA是现场可编程门阵列,是可编程逻辑器件(PLD)的一种。   NIOS II是一种知识产权核(IP Core),是嵌...

发表于 08-17 09:59 33次 阅读
FPGA和NIOS2有什么关系?FPGA为什么要用NIOS2?

FPGA学习系列:30. 数模转换的设计(DA)

设计背景: 数模转换器( Digital to Analog Converter)即DAC,是数字世....

的头像 FPGA学习交流 发表于 08-17 09:52 710次 阅读
FPGA学习系列:30. 数模转换的设计(DA)

简谈基于fpga设计9/7小波变换原理

大家好,又到了每日学习的时间了,今天我们来聊一聊基于fpga设计9/7小波变换原理。 9/7小波变换....

的头像 FPGA学习交流 发表于 08-17 09:52 414次 阅读
简谈基于fpga设计9/7小波变换原理

ML605 FPGA开发板驱动AD9739A初始化配置均失败

在使用AD转换开发板AD9739A-FMC-EBZ-ND时我们遇到了如下问题: 1、 我们用ISE软件例化了一个AXI SPI...

发表于 08-17 07:50 32次 阅读
ML605 FPGA开发板驱动AD9739A初始化配置均失败

请问有什么芯片可以将AD768与FPGA连接起来吗?

AD768的数字输入的高电平最低电压是3.5V。 而现在的控制器包括FPGA都是3.3V电平的。直接连接应该是会出问题的。 1、那...

发表于 08-17 06:38 27次 阅读
请问有什么芯片可以将AD768与FPGA连接起来吗?

FPGA和PROM数据通信中电源适配电路设计

如图所示,由于FPGA和PROM要完成数据通信,二者的接口电平必须一致,即FPGA相应分组的管脚电压Vcco_2必须和PROM...

发表于 08-16 15:41 168次 阅读
FPGA和PROM数据通信中电源适配电路设计

流水线设计提高数据处理有没有办法保证数据不丢失?

请教一个问题:假设FPGA在一个同步信号(假设10kHz)的控制下,对一个高速ADC采样,在同步信号的高电平采样,同时开始数...

发表于 08-16 11:50 59次 阅读
流水线设计提高数据处理有没有办法保证数据不丢失?

Altera与ZMDI签署协议,意在进一步提高Altera FPGA和SoC的功效

Altera公司今天宣布,与德国模拟和混合信号半导体公司ZMDI (Zentrum Mikroel....

发表于 08-16 11:26 55次 阅读
Altera与ZMDI签署协议,意在进一步提高Altera FPGA和SoC的功效

业界首款集成了HBM2 DRAM以及FPGA和SoC的异构SiP器件公开

Altera公司(Nasdaq: ALTR)今天公开业界第一款异构系统级封装(SiP,System....

发表于 08-16 11:15 69次 阅读
业界首款集成了HBM2 DRAM以及FPGA和SoC的异构SiP器件公开

国产FPGA厂商强势发力 紫光同创大幅增资加速28nm研发

作为紫光集团从“芯”到“云”战略中芯片板块的重点发展方向,深圳市紫光同创电子有限公司的发展得到了紫光....

的头像 章鹰 发表于 08-16 10:06 558次 阅读
国产FPGA厂商强势发力 紫光同创大幅增资加速28nm研发

基于FPGA的高速串行通信之GTX收发器——差分IO信号

高速差分IO信号的基础知识: 1、初步认识GTX 当你接触到FPGA的高速串行通信时,比如GTX收发器,一条TX发送线...

发表于 08-16 09:59 138次 阅读
基于FPGA的高速串行通信之GTX收发器——差分IO信号

FPGA为什么快?

CPU和GPU都属于冯·诺依曼结构,指令译码执行,共享内存。FPGA之所以比CPU、GPU更快,本质上是因为其无指令,无...

发表于 08-16 09:54 136次 阅读
FPGA为什么快?

如何使用可编程逻辑为按钮输入消抖

可编程逻辑具有传统分立 IC 无法提供的灵活性。 借助现成的开发工具,可轻松使用现场可编程门阵列和复杂可编程逻辑器件创建应用...

发表于 08-16 09:43 127次 阅读
如何使用可编程逻辑为按钮输入消抖

FPGA与软件开发(c语言)哪个更有前途?

fpga逻辑工程师的岗位基本上都是要硕士毕业,要求不低,薪资也绝对不低,发展前景很好的。就是比较难学,首先要精通数字电路,然...

发表于 08-16 09:38 54次 阅读
FPGA与软件开发(c语言)哪个更有前途?

汇总DC/DC转换器内部开发的误区

复杂的现代电路通常包含大量元器件,例如微控制器、IC、DSP 和 FPGA 等。每个元器件均具有特定....

的头像 电子设计 发表于 08-16 09:13 651次 阅读
汇总DC/DC转换器内部开发的误区

Lattice ECP3/ECP5器件中的SerDes/PCS简要介绍

Lattice ECP3,ECP5(ECP5-5G)的SerDes/PCS结构基本相同,区别主要在于....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 08-16 09:07 156次 阅读
Lattice ECP3/ECP5器件中的SerDes/PCS简要介绍

FPGA设计所需相关硬件技能

1 具备自己设计高速数字电路板(PCB)的能力并且掌握DSP的基础理论 现在的电子产品系统越来越复....

发表于 08-15 18:45 71次 阅读
FPGA设计所需相关硬件技能

2018安路科技FPGA技术研讨会圆满召开

高级FAE陈安芝详细介绍了安路主要的EAGLE系列和ELF2系列FPGA器件技术。其中ELF2是安路....

发表于 08-15 18:36 157次 阅读
2018安路科技FPGA技术研讨会圆满召开

国产FPGA发展迎来“天时”生态系统不完善,乃当前最大难题

FPGA因技术门槛极高,全球市场份额主要被美国四大巨头高度垄断。据不完全统计,在全球约50亿美元的F....

的头像 电子发烧友网 发表于 08-15 10:43 336次 阅读
国产FPGA发展迎来“天时”生态系统不完善,乃当前最大难题

基于带处理器和FPGA的SoC的新型SoM

本文将讨论使用 SoM 来开发嵌入式系统的优势,这些系统需要借由 FPGA 提供更高的处理能力。本文....

的头像 电子设计 发表于 08-15 09:21 603次 阅读
基于带处理器和FPGA的SoC的新型SoM

四强联手发布了基于FPGA的一系列vBRAS解决方案,加快了FPGA硬件加速的步伐

在近日举行的2018上海世界移动大会期间,中国电信、英特尔、联想与赛特斯联合发布了基于FPGA的一系....

发表于 08-14 16:20 171次 阅读
四强联手发布了基于FPGA的一系列vBRAS解决方案,加快了FPGA硬件加速的步伐

现代先进武器装备为何越来越青睐高端芯片?

至于FPGA,它包含大量门电路,使芯片更集成化,速度更快,可靠性更高.尤其是具有系统内可再编程(可再....

的头像 半导体观察IC 发表于 08-14 14:58 470次 阅读
现代先进武器装备为何越来越青睐高端芯片?

数字电路中最简单的混频知识

在FPGA设计中,不管是Altera还是Xilinx,它们的IP核几乎都是采用二进制补码带符号数,也....

的头像 FPGA技术联盟 发表于 08-14 14:35 194次 阅读
数字电路中最简单的混频知识

FPGA在音乐科技及医疗照护领域的应用

FPGA的应用领域包罗万象,我们今天来看看在音乐科技领域及医疗照护的智能巧思。

的头像 芯榜 发表于 08-14 10:39 278次 阅读
FPGA在音乐科技及医疗照护领域的应用

以FPGA和CPLD为基础的灵活可行的降低汽车电子物料成本解决方案

汽车制造商们坚持不懈地改进车内舒适性、安全性、便利性、工作效能和娱乐性,反过来,这些努力又推动了各....

发表于 08-14 10:01 145次 阅读
以FPGA和CPLD为基础的灵活可行的降低汽车电子物料成本解决方案

将FPGA作为下一代汽车电子设计的灵活及低成本解决方案还需要考虑这些问题

随着汽车在过去 25 年中从纯机械设备演变成高度集成的线控驾驶汽车电子系统,设计人员面临的挑战也不....

发表于 08-14 09:31 197次 阅读
将FPGA作为下一代汽车电子设计的灵活及低成本解决方案还需要考虑这些问题

鼎阳SDS1102X示波器拆解分析

用单片SoC芯片替代传统的CPU+FPGA的分立方案,也可以减少硬件布板面积,有利于将高性能处理系统....

的头像 硬件十万个为什么 发表于 08-13 17:32 575次 阅读
鼎阳SDS1102X示波器拆解分析

Xilinx利用FPGA迈出了AI领域的第一步,未来前景可期

未来几年,人工智能芯片的需求将急剧上升。联合市场研究公司(Allied Market Researc....

发表于 08-13 16:49 135次 阅读
Xilinx利用FPGA迈出了AI领域的第一步,未来前景可期

FPGA巨头赛灵思收购深鉴科技,计划未来布局中国ADAS及自动驾驶

上周,刚刚收购深鉴科技的FPGA巨头:赛灵思面向媒体记者在深举行了“汽车产业最新技术与产品说明会”。....

发表于 08-13 16:40 418次 阅读
FPGA巨头赛灵思收购深鉴科技,计划未来布局中国ADAS及自动驾驶

FPGA学习系列:26. 计算器的设计

设计背景:计算器是设计中经常用到的一个操作软件,设计和学习计算器使我们亲密的联系所学的各模块, 对我....

的头像 FPGA学习交流 发表于 08-13 13:45 170次 阅读
FPGA学习系列:26. 计算器的设计

FPGA学习系列:27. VGA驱动设计

设计背景:     VGA (Video Graphics Array) 即视频图形阵列,是IBM于....

的头像 FPGA学习交流 发表于 08-13 13:45 201次 阅读
FPGA学习系列:27. VGA驱动设计

简谈FPGA/Verilog中inout端口使用方法

        大家好,又到了每日学习的时间了,今天我们来聊一聊FPGA/Verilog中inout....

的头像 FPGA学习交流 发表于 08-13 13:45 166次 阅读
简谈FPGA/Verilog中inout端口使用方法

以FPGA为核心的多轴控制器设计

专用控制器在完成整个控制的过程中,arm只负责指令解析、控制指令发送、实时数据上传等任务,fpga才....

发表于 08-12 09:47 303次 阅读
以FPGA为核心的多轴控制器设计

如何使用云科技在线设计PCB?详细经验教程

OrCAD® Capture Cloud工具作为桌面版本的一部分被引入市场,并拥有如下优势: 无需....

的头像 CadencePCB和封装设计 发表于 08-12 09:44 328次 阅读
如何使用云科技在线设计PCB?详细经验教程

以FPGA系统为核心的1553B总线接口设计

在总线接口模块中,曼彻斯特编解码是实现功能的核心部分,所以编码数据和解码数据是进行功能验证时观察的重....

发表于 08-12 09:44 75次 阅读
以FPGA系统为核心的1553B总线接口设计

如何设计一个基于FPGA的嵌入式监控系统?

为了实现自动图像报警和图像采集,本文设计了动体检测算法,这是因为绝大多数情况下我们只对监控区域中运动....

发表于 08-12 09:39 96次 阅读
如何设计一个基于FPGA的嵌入式监控系统?

以FPGA为核心的高阶快速数字滤波器设计

本文详细讲述了通过Matlab工具设计FIR线性相位滤波器的方法, 并针对声波信号设计了优于传统结构....

发表于 08-12 09:33 68次 阅读
以FPGA为核心的高阶快速数字滤波器设计

如何利用FPGA研究CPU工作原理实现其功能?

初始时的PC 为0000H, SP为03FFH。SP的更改可通过指令sph l来执行。针对实验箱, ....

发表于 08-12 09:29 78次 阅读
如何利用FPGA研究CPU工作原理实现其功能?

如何设计一个16位的嵌入式微控制器?

使用的FPGA器件是StratixⅡ型号为EP1S40F780C7。综合结果显示:A8096使用3 ....

发表于 08-12 09:11 100次 阅读
如何设计一个16位的嵌入式微控制器?

关于FPGA的优势以及产业化的限制因素详解

可编程的“万能芯片” FPGA——现场可编程门阵列,是指一切通过软件手段更改、配置器件内部连接结构....

发表于 08-11 11:47 64次 阅读
关于FPGA的优势以及产业化的限制因素详解

各种存储器接口控制器设计所面临的挑战和Xilinx的解决方案详解

FPGA 设计人员在满足关键时序余量的同时力争实现更高性能,在这种情况下,存储器接口的设计是一个一....

发表于 08-11 11:04 1461次 阅读
各种存储器接口控制器设计所面临的挑战和Xilinx的解决方案详解

FPGA究竟是什么?能代替CPU架构吗?

FPGA全称现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array),最初作为....

的头像 FPGA极客空间 发表于 08-10 17:23 432次 阅读
FPGA究竟是什么?能代替CPU架构吗?

如何实现用Python开发FPGA?

近日,想必各位科技爱好者的朋友圈都被一篇发表在第25届IEEE国际讨论会上,用Python开发FPG....

的头像 FPGA开发圈 发表于 08-10 14:57 265次 阅读
如何实现用Python开发FPGA?

简谈FPGA verilog中的function用法与例子

大家好,又到了每日学习的时间了,今天我们来聊一聊FPGA verilog中的function用法与例....

的头像 FPGA学习交流 发表于 08-10 13:42 671次 阅读
简谈FPGA verilog中的function用法与例子

在FPGA模块层如何提供容错设计

赛灵思根据实际情况提供了基于器件的打包式解决方案,从而帮助用户克服功能安全系统设计的复杂性挑战,而且....

的头像 FPGA开发圈 发表于 08-10 09:55 789次 阅读
在FPGA模块层如何提供容错设计

FPGA学习系列:26. 矩阵键盘的设计

设计背景: 矩阵键盘在工程设计越来越多的被用到,已然成为了我们做开发接触到的不可缺少的小型项目,利于....

的头像 FPGA学习交流 发表于 08-09 10:47 862次 阅读
FPGA学习系列:26. 矩阵键盘的设计