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

   1 [[!meta title="ChaosKey"]]
   2 # ChaosKey
   3
   4 This is a hardware True Random Number Generator that attaches via USB.
   5
   6 The Linux Kernel, starting with version 4.1, includes source for this
   7 driver. It should be built by default in your distribution. If your
   8 using Linux + KVM to host other Linux instances, read the
   9 [VirtualMachine](VirtualMachine.html) page to see how you can configure the guests to share
  10 the host entropy source.
  11
  12 ## Version 1.0 ##
  13
  14 1.0 is the first production version of ChaosKey, now available for sale
  15 in single units and packs of 10 and 25 units at
  16 [Garbee and Garbee](http://shop.gag.com/random.html).
  17
  18 <a href="v1.0/chaoskey-bare.jpg"><img src="v1.0/chaoskey-bare-thumb.jpg"></a>
  19
  20 <a href="v1.0/chaoskey-boxed.jpg"><img src="v1.0/chaoskey-boxed-thumb.jpg"></a>
  21
  22 ### Version 1.0 Hardware ###
  23
  24  * [STM32F042](http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1574/LN1823?icmp=stm32f0x2-line_pron_pr_jan2014&sc=stm32f0x2-pr) System-on-Chip
  25     * ARM Cortex-M0 MCU
  26     * 32k Flash
  27     * 6k RAM
  28     * USB 2.0 Full Speed
  29     * Crystal-less operation
  30  * 20V noise source
  31     * AP3015A boost regulator
  32     * back-to-back 3904 transistor noise
  33  * [OPA356](http://www.ti.com/product/opa356) op amp
  34     * 200MHz GBP
  35
  36 Here's a circuit diagram of the noise source:
  37
  38 <img src="v1.0/noise-source.svg">
  39
  40 ### Version 1.0 Bits ###
  41
  42 Source code for the firmware, flash loader and a utility to pull raw
  43 bits from the noise source are available here:
  44
  45 [AltOS Git Repository](http://git.gag.com/?p=fw/altos;a=summary)
  46
  47 [ChaosKey Firmware version 1.6.7](v1.0/chaoskey-v1.0-1.6.7.elf)
  48
  49 [ChaosKey Boot Loader version 1.6.7](v1.0/chaoskey-v1.0-altos-flash-1.6.7.elf)
  50
  51 Hardware designs using [gEDA](http://www.geda-project.org/) are
  52 available here:
  53
  54 [ChaosKey Hardware Design Files](http://git.gag.com/?p=hw/chaoskey;a=summary)
  55
  56
  57 ## Version 0.3 ##
  58
  59 This one uses the better noise source coupled with an op amp that
  60 provides 2MHz of bandwidth at a gain of 100, offering linear frequency
  61 response at a million samples per second.
  62
  63 A photo of prototype version 0.3:
  64
  65 <a href="v0.3/chaoskey-v0.3.jpg"> <img src="v0.3/chaoskey-v0.3-thumb.jpg"></a>
  66
  67 Here's a circuit diagram of the noise source:
  68
  69 <img src="v0.3/noise-source.svg">
  70
  71 Version 0.3 uses the same hardware design as version 1.0, except that
  72 it uses a QFP package version of the processor instead of the QFN used
  73 in 1.0, and hence needs a larger circuit board.
  74
  75 ## Version 0.2 ##
  76
  77 This version uses a better noise source, but the single transistor amp
  78 designed to get from the 20mV noise source to a digital value doesn't
  79 provide enough bandwidth, so the resulting signal seen by the CPU has
  80 poor frequency response.
  81
  82 Here's a photo of prototype version 0.2:
  83
  84 <a href="v0.2/chaoskey-v0.2.jpg"> <img src="v0.2/chaoskey-v0.2-thumb.jpg"></a>
  85
  86 ### Version 0.2 Hardware ###
  87
  88  * [STM32F042](http://www.st.com/web/catalog/mmc/FM141/SC1169/SS1574/LN1823?icmp=stm32f0x2-line_pron_pr_jan2014&sc=stm32f0x2-pr) System-on-Chip
  89     * ARM Cortex-M0 MCU
  90     * 32k Flash
  91     * 6k RAM
  92     * USB 2.0
  93     * Crystal-less operation
  94  * 20V noise source
  95     * AP3015A boost regulator
  96     * back-to-back 3904 transistor noise
  97
  98 ## Version 0.1 ##
  99
 100 These are photos of prototype version 0.1:
 101
 102 <a href="v0.1/chaoskey-v0.1-top.jpg"> <img src="v0.1/chaoskey-v0.1-top-thumb.jpg"></a>
 103 <a href="v0.1/chaoskey-v0.1-bottom.jpg"> <img src="v0.1/chaoskey-v0.1-bottom-thumb.jpg"></a>
 104
 105 ### Version 0.1 Hardware ###
 106
 107  * [NXP LPC11U14](http://www.nxp.com/products/microcontrollers/cortex_m0_m0/LPC11U14FHI33.html) System-on-Chip
 108         * ARM Cortex-M0 MCU
 109         * 32k Flash
 110         * 6k RAM
 111         * USB 2.0
 112         * 8 12-bit analog inputs
 113         * I2C, SPI, async serial
 114         * digital I/O
 115  * ZXRE1004 zener diode noise source
 116  * MCP6L92 dual op-amp
 117
 118 ## Software ##
 119
 120 * Firmware Features
 121         * [AltOS](../AltOS/) is written mostly in C with some ARM assembler
 122 * Tools Used
 123         * [gEDA](http://www.gpleda.org/) for schematic capture and PCB layout
 124         * [GCC](http://gcc.gnu.org/) compiler and source debugger
 125 * Licenses
 126         * The hardware is licensed under the [TAPR](http://www.tapr.org) [Open Hardware License](http://www.tapr.org/ohl.html)
 127         * The software is licensed [GPL version 2](http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/gpl-2.0.html)