Cyfrowa kostka DIY: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Ta instrukcja opisuje, jak zaprojektować cyfrowe kości, prawdziwy generator liczb losowych od 1 do 6. To urządzenie może być używane zamiast powszechnie używanych kości. Posiada 1-cyfrowy 7-segmentowy wyświetlacz LED oraz dwa przyciski: „Uruchom” i „Wyświetl poprzedni”. Cyfrowa kostka może być zasilana z jednej baterii CR2032. Nie ma włącznika zasilania ze względu na pomijalnie niski pobór mocy w stanie bezczynności.

Poniżej opisaliśmy kroki potrzebne do zrozumienia, w jaki sposób chip GreenPAK został zaprogramowany do tworzenia cyfrowych kości. Jeśli jednak chcesz tylko uzyskać wynik programowania, pobierz oprogramowanie GreenPAK, aby wyświetlić już ukończony plik projektu GreenPAK. Podłącz zestaw rozwojowy GreenPAK do komputera i naciśnij program, aby utworzyć niestandardowy układ scalony do sterowania cyfrowymi kostkami.

Krok 1: Architektura urządzenia

Projekt składa się z następujących bloków:

• Generator entropii
• Rejestr zmiany liniowego sprzężenia zwrotnego
• Dekoder binarny na 7-segmentowy
• Jednostka sterująca
• Ustawienia makrokomórki

Krok 2: Generator entropii

Generator entropii zbudowany jest z czterech oscylatorów asynchronicznych. Dwa z nich są zbudowane przy użyciu odwróconej LUT z zamkniętą pętlą z opóźnieniem (1 MHz i 6,5 MHz). Dwa inne to OSC1 firmy GreenPAK (2,048 MHz wraz z podziałem przez 3) i OSC2 (25 MHz z podziałem przez 2).

Wystarczy wprowadzić kilka asynchronicznych sygnałów zegarowych do bramki XNOR, aby uzyskać na jej wyjściu nieprzewidywalny sygnał (szum lub entropia). Ale makrokomórki w SLG46826V pozwalają na tworzenie jeszcze bardziej skomplikowanych rozwiązań. Używając jeszcze jednego oscylatora i DFF otrzymujemy całkowicie losowy sygnał.

Krok 3: Rejestr przesuwny z liniowym sprzężeniem zwrotnym

3-bitowy LFSR jest zbudowany przy użyciu trzech DFF i jednej bramki XNOR. Ten blok z każdym zegarem wejściowym generuje 3-bitową liczbę pseudolosową. Tutaj, zamiast impulsu zegarowego, sygnał szumu trafia na wejście LFSR, generując prawdziwą losową 3-bitową liczbę.

Krok 4: Binarny na 7-segmentowy dekoder

W celu konwersji 3-bitowej liczby losowej generowanej przez LSFR stosuje się dekoder binarny na 7-segmentowy, patrz rysunek 3. Dekoder jest zbudowany z 3-bitowych LUT.

Krok 5: Jednostka sterująca

Jednostka sterująca jest częścią urządzenia przeznaczoną do jej uruchomienia i zatrzymania po upływie 3 sekund. Dwa piny są skonfigurowane jako wejścia i dwa przyciski muszą być podłączone z VDD do tych pinów. Gdy przycisk „Uruchom” jest wciśnięty, urządzenie w sposób ciągły generuje liczby losowe. Zaraz po zwolnieniu przycisku generacja zatrzymuje się, a LFSR blokuje swoje wyjścia. Dekoder następnie steruje wyświetlaczem 7-segmentowym. Po 3 sekundach Cyfrowa Kostka przechodzi w stan bezczynności. Urządzenie jest nadal włączone, ale ponieważ wszystkie oscylacje zostały wyłączone, pobór prądu jest bardzo niski. Dzięki temu urządzenie „zapamiętuje” ostatnią wygenerowaną liczbę losową. Jeśli naciśnięty zostanie przycisk „Wyświetl poprzedni”, ostatnia wygenerowana liczba losowa będzie wyświetlana do momentu zwolnienia przycisku. Ponieważ Digital Dice został zaprojektowany w celu zastąpienia zwykłych kości, 3-bitowy LUT12 jest używany do ponownego uruchomienia go, gdy pojawi się „0” lub „7”. Dzięki temu urządzenie wygeneruje losową liczbę z zakresu od 1 do 6.

Krok 6: Ustawienia makrokomórki

Dla każdej makrokomórki ustawienia patrz powyższe tabele.

Wnioski

Cyfrowa kostka może być używana jako zamiennik zwykłych kości w kasynach lub podczas grania w inne gry, w których kości są potrzebne. Posiada generator entropii, który stale generuje 3-bitowe liczby losowe, gdy przycisk „Uruchom” jest wciśnięty. Zatrzymuje się i wyświetla wynik dopiero po zwolnieniu przycisku, więc czynnik ludzki wpływa również na wygenerowaną liczbę losową. Cztery asynchroniczne oscylatory wraz z zmiennością ludzkich przycisków sprawiają, że urządzenie jest całkowicie i pożądane nieprzewidywalne.