DIY digitaler Würfel - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Dieses Instructable beschreibt, wie man Digital Dice entwirft, einen echten Zufallszahlengenerator von 1 bis 6. Dieses Gerät kann anstelle eines häufig verwendeten Würfels verwendet werden. Es verfügt über eine 1-stellige 7-Segment-LED-Anzeige und zwei Tasten: „Run“und „Display Previous“. Der Digital Dice kann mit einer einzigen CR2032-Batterie betrieben werden. Aufgrund des vernachlässigbar geringen Stromverbrauchs im Leerlauf hat es keinen Netzschalter.

Im Folgenden haben wir die erforderlichen Schritte beschrieben, um zu verstehen, wie der GreenPAK-Chip programmiert wurde, um den digitalen Würfel zu erstellen. Wenn Sie jedoch nur das Ergebnis der Programmierung erhalten möchten, laden Sie die GreenPAK-Software herunter, um die bereits fertige GreenPAK-Designdatei anzuzeigen. Schließen Sie das GreenPAK Development Kit an Ihren Computer an und klicken Sie auf Programm, um den benutzerdefinierten IC zur Steuerung Ihres Digital Dice zu erstellen.

Schritt 1: Gerätearchitektur

Das Design besteht aus folgenden Blöcken:

• Entropiegenerator
• Lineares Feedback-Schieberegister
• Binär zu 7-Segment-Decoder
• Steuergerät
• Makrozelleneinstellungen

Schritt 2: Entropiegenerator

Der Entropiegenerator besteht aus vier asynchronen Oszillatoren. Zwei davon sind mit einer invertierten Closed-Loop-LUT mit Verzögerung (1 MHz und 6,5 MHz) aufgebaut. Zwei weitere sind GreenPAKs OSC1 (2,048 MHz, geteilt durch 3) und OSC2 (25 MHz geteilt durch 2).

Das Eingeben einiger asynchroner Taktsignale in das XNOR-Gatter reicht aus, um ein unvorhersehbares Signal an seinem Ausgang (Rauschen oder Entropie) zu erhalten. Aber die Makrozellen im SLG46826V ermöglichen noch kompliziertere Lösungen. Mit einem weiteren Oszillator und DFF erhalten wir ein völlig zufälliges Signal.

Schritt 3: Lineares Feedback-Schieberegister

Das 3-Bit-LFSR besteht aus drei DFFs und einem XNOR-Gatter. Dieser Block erzeugt mit jedem Eingangstakt eine 3-Bit-Pseudozufallszahl. Hier geht das Rauschsignal anstelle eines Taktimpulses in den Eingang des LFSR und erzeugt eine echte 3-Bit-Zufallszahl.

Schritt 4: Binär zu 7-Segment-Decoder

Um die vom LSFR erzeugte 3-Bit-Zufallszahl umzuwandeln, wird der Binär- in den 7-Segment-Decoder verwendet, siehe Abbildung 3. Der Decoder besteht aus 3-Bit-LUTs.

Schritt 5: Steuereinheit

Die Steuereinheit ist ein Teil des Geräts, das dazu bestimmt ist, es zu starten und nach der 3-Sekunden-Periode zu stoppen. Zwei Pins sind als Eingänge konfiguriert und zwei Taster müssen von VDD mit diesen Pins verbunden werden. Während die Taste „Ausführen“gedrückt wird, generiert das Gerät fortlaufend Zufallszahlen. Unmittelbar nach dem Loslassen der Taste stoppt die Generierung und LFSR verriegelt seine Ausgänge. Anschließend steuert der Decoder eine 7-Segment-Anzeige an. Nach 3 Sekunden geht der Digital Dice in den Ruhezustand. Das Gerät ist noch eingeschaltet, aber da alle Schwingungen abgeschaltet sind, ist die Stromaufnahme extrem gering. Dadurch kann sich das Gerät die zuletzt generierte Zufallszahl „merken“. Wird die Schaltfläche "Vorherige anzeigen" gedrückt, wird die zuletzt generierte Zufallszahl angezeigt, bis die Schaltfläche losgelassen wird. Da Digital Dice entworfen wurde, um normale Würfel zu ersetzen, wird die 3-Bit-LUT12 verwendet, um es neu zu starten, wenn "0" oder "7" auftritt. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gerät eine Zufallszahl im Bereich von 1 bis 6 generiert.

Schritt 6: Makrozelleneinstellungen

Für jede Makrozelle beziehen sich die Einstellungen auf die obigen Tabellen.

Schlussfolgerungen

Der digitale Würfel kann als Ersatz für gewöhnliche Würfel in Casinos oder bei anderen Spielen verwendet werden, bei denen Würfel benötigt werden. Es verfügt über einen Entropiegenerator, der ständig 3-Bit-Zufallszahlen generiert, während die Schaltfläche "Ausführen" gedrückt wird. Es stoppt und zeigt das Ergebnis nur an, wenn die Taste losgelassen wird, sodass der menschliche Faktor auch die generierte Zufallszahl beeinflusst. Vier asynchrone Oszillatoren zusammen mit der Variabilität des menschlichen Tastendrucks machen das Gerät vollständig und wünschenswert unvorhersehbar.