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