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