DIY digitālie kauliņi: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Šajā pamācībā ir aprakstīts, kā izveidot digitālos kauliņus - patiesu nejaušu skaitļu ģeneratoru no 1 līdz 6. Šo ierīci var izmantot parasti lietotu kauliņu vietā. Tam ir 1 ciparu 7 segmentu LED displejs un divas pogas: "Palaist" un "Parādīt iepriekšējo". Digitālos kauliņus var darbināt no viena CR2032 akumulatora. Tam nav ieslēgšanas slēdža, jo tas ir nenozīmīgi zems enerģijas patēriņš tukšgaitā.

Tālāk mēs aprakstījām darbības, kas vajadzīgas, lai saprastu, kā GreenPAK mikroshēma ir ieprogrammēta, lai izveidotu digitālos kauliņus. Tomēr, ja vēlaties tikai iegūt programmēšanas rezultātu, lejupielādējiet GreenPAK programmatūru, lai apskatītu jau pabeigto GreenPAK dizaina failu. Pievienojiet GreenPAK izstrādes komplektu datoram un nospiediet programmu, lai izveidotu pielāgotu IC, lai kontrolētu savus digitālos kauliņus.

1. darbība: ierīces arhitektūra

Dizains sastāv no šādiem blokiem:

• Entropijas ģenerators
• Lineāro atsauksmju maiņu reģistrs
• Binārā līdz 7 segmentu dekodētājs
• Kontroles vienība
• Makrošūnu iestatījumi

2. solis: Entropijas ģenerators

Entropijas ģenerators ir veidots no četriem asinhroniem oscilatoriem. Divas no tām ir būvētas, izmantojot apgrieztu slēgtās cilpas LUT ar aizkavi (1 MHz un 6,5 MHz). Divas citas ir GreenPAK OSC1 (2,048 MHz kopā ar dalījumu ar 3) un OSC2 (25 MHz dalīts ar 2).

Pietiek ar dažu asinhronu pulksteņa signālu ievadīšanu XNOR vārtos, lai izvadā iegūtu neparedzamu signālu (troksnis vai entropija). Taču SLG46826V esošie makroelementi ļauj izveidot vēl sarežģītākus risinājumus. Izmantojot vēl vienu oscilatoru un DFF, mēs iegūstam pilnīgi nejaušu signālu.

3. solis: Lineārās atgriezeniskās saites maiņu reģistrs

3 bitu LFSR ir veidots, izmantojot trīs DFF un vienu XNOR vārtu. Šis bloks ar katru ievades pulksteni ģenerē 3 bitu pseido-nejaušu skaitli. Šeit pulksteņa impulsa vietā trokšņa signāls nonāk LFSR ievadē, ģenerējot patiesu nejaušu 3 bitu skaitli.

4. solis: binārs līdz 7 segmentu dekodētājs

Lai pārvērstu LSFR ģenerēto 3 bitu nejaušo skaitli, tiek izmantots binārais līdz 7 segmentu dekodētājs, skatiet 3. attēlu. Dekodētājs ir veidots no 3 bitu LUT.

5. darbība: vadības bloks

Vadības bloks ir ierīces daļa, kas paredzēta tās iedarbināšanai un apstādināšanai pēc 3 sekunžu perioda. Divas tapas ir konfigurētas kā ieejas, un divām pogām jābūt savienotām no VDD ar šīm tapām. Kamēr tiek nospiesta poga "Palaist", ierīce nepārtraukti ģenerē nejaušus skaitļus. Tūlīt pēc pogas atlaišanas ģenerēšana apstājas un LFSR bloķē savus izvadus. Pēc tam dekodētājs vada 7 segmentu displeju. Pēc 3 sekunžu perioda Digital Dice dīkstāvē. Ierīce joprojām ir ieslēgta, taču, tā kā visas svārstības ir izslēgtas, pašreizējais patēriņš ir ārkārtīgi zems. Tas ļauj ierīcei "atcerēties" pēdējo ģenerēto nejaušo skaitli. Ja tiek nospiesta poga "Parādīt iepriekšējo", pēdējais ģenerētais nejaušais skaitlis tiks parādīts, līdz poga tiks atlaista. Tā kā Digital Dice ir izstrādāts, lai aizstātu parastos kauliņus, 3 bitu LUT12 tiek izmantots, lai to restartētu, kad parādās “0” vai “7”. Tas nodrošina, ka ierīce ģenerēs nejaušu skaitli diapazonā no 1 līdz 6.

6. darbība. Makrošūnu iestatījumi

Katras makro šūnas iestatījumi attiecas uz iepriekš minētajām tabulām.

Secinājumi

Digitālos kauliņus var izmantot kā parasto kauliņu aizstājēju kazino vai spēlējot citas spēles, kur nepieciešami kauliņi. Tam ir entropijas ģenerators, kas nepārtraukti ģenerē 3 bitu nejaušus skaitļus, kamēr tiek nospiesta poga "Palaist". Tas apstājas un parāda rezultātu tikai tad, kad poga ir atlaista, tāpēc arī cilvēka faktors ietekmē ģenerēto nejaušo skaitli. Četri asinhronie oscilatori kopā ar cilvēka pogas spiediena mainīgumu padara ierīci pilnīgi un vēlams neparedzamu.