git.gag.com Git - web/altusmetrum/blob - ChaosKey/index.mdwn

   1 # ChaosKey
   2
   3 This is a hardware True Random Number Generator that attaches via USB.
   4
   5 ## Version 1.0 ##
   6
   7 1.0 is the first production version of ChaosKey. The first run of 1000
   8 units is expected sometime around August, 2016.
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  10 <a href="v1.0/chaoskey-bare.jpg"><img src="v1.0/chaoskey-bare-thumb.jpg">/a>
  11
  12 <a href="v1.0/chaoskey-boxed.jpg"><img src="v1.0/chaoskey-boxed-thumb.jpg">/a>
  13
  14 ### Version 1.0 Hardware ###
  15
  16  * [STM32F042](http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1574/LN1823?icmp=stm32f0x2-line_pron_pr_jan2014&sc=stm32f0x2-pr) System-on-Chip
  17     * ARM Cortex-M0 MCU
  18     * 32k Flash
  19     * 6k RAM
  20     * USB 2.0 Full Speed
  21     * Crystal-less operation
  22  * 20V noise source
  23     * AP3015A boost regulator
  24     * back-to-back 3904 transistor noise
  25  * [OPA356](http://www.ti.com/product/opa356) op amp
  26     * 200MHz GBP
  27
  28 Here's a circuit diagram of the noise source:
  29
  30 <img src="v1.0/noise-source.svg">
  31
  32 ### Version 1.0 Bits ###
  33
  34 Source code for the firmware, flash loader and a utility to pull raw
  35 bits from the noise source are available here:
  36
  37 [AltOS Git Repository](http://git.gag.com/?p=fw/altos;a=summary)
  38
  39 Hardware designs using [gEDA](http://www.geda-project.org/) are
  40 available here:
  41
  42 [ChaosKey Hardware Design Files](http://git.gag.com/?p=hw/chaoskey;a=summary)
  43
  44 ## Version 0.3 ##
  45
  46 This one uses the better noise source coupled with an op amp that
  47 provides 2MHz of bandwidth at a gain of 100, offering linear frequency
  48 response at a million samples per second.
  49
  50 A photo of prototype version 0.3:
  51
  52 <a href="v0.3/chaoskey-v0.3.jpg"> <img src="v0.3/chaoskey-v0.3-thumb.jpg"></a>
  53
  54 Here's a circuit diagram of the noise source:
  55
  56 <img src="v0.3/noise-source.svg">
  57
  58 Version 0.3 uses the same hardware design as version 1.0, except that
  59 it uses a QFP package version of the processor instead of the QFN used
  60 in 1.0, and hence needs a larger circuit board.
  61
  62 ## Version 0.2 ##
  63
  64 This version uses a better noise source, but the single transistor amp
  65 designed to get from the 20mV noise source to a digital value doesn't
  66 provide enough bandwidth, so the resulting signal seen by the CPU has
  67 poor frequency response.
  68
  69 Here's a photo of prototype version 0.2:
  70
  71 <a href="v0.2/chaoskey-v0.2.jpg"> <img src="v0.2/chaoskey-v0.2-thumb.jpg"></a>
  72
  73 ### Version 0.2 Hardware ###
  74
  75  * [STM32F042](http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1574/LN1823?icmp=stm32f0x2-line_pron_pr_jan2014&sc=stm32f0x2-pr) System-on-Chip
  76     * ARM Cortex-M0 MCU
  77     * 32k Flash
  78     * 6k RAM
  79     * USB 2.0
  80     * Crystal-less operation
  81  * 20V noise source
  82     * AP3015A boost regulator
  83     * back-to-back 3904 transistor noise
  84
  85 ## Version 0.1 ##
  86
  87 These are photos of prototype version 0.1:
  88
  89 <a href="v0.1/chaoskey-v0.1-top.jpg"> <img src="v0.1/chaoskey-v0.1-top-thumb.jpg"></a>
  90 <a href="v0.1/chaoskey-v0.1-bottom.jpg"> <img src="v0.1/chaoskey-v0.1-bottom-thumb.jpg"></a>
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  92 ### Version 0.1 Hardware ###
  93
  94  * [NXP LPC11U14](http://www.nxp.com/products/microcontrollers/cortex_m0_m0/LPC11U14FHI33.html) System-on-Chip
  95         * ARM Cortex-M0 MCU
  96         * 32k Flash
  97         * 6k RAM
  98         * USB 2.0
  99         * 8 12-bit analog inputs
 100         * I2C, SPI, async serial
 101         * digital I/O
 102  * ZXRE1004 zener diode noise source
 103  * MCP6L92 dual op-amp
 104
 105 ## Software ##
 106
 107 * Firmware Features
 108         * [AltOS](../AltOS/) is written mostly in C with some ARM assembler
 109 * Tools Used
 110         * [gEDA](http://www.gpleda.org/) for schematic capture and PCB layout
 111         * [GCC](http://gcc.gnu.org/) compiler and source debugger
 112 * Licenses
 113         * The hardware is licensed under the [TAPR](http://www.tapr.org) [Open Hardware License](http://www.tapr.org/ohl.html)
 114         * The software is licensed [GPL version 2](http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/gpl-2.0.html)