git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/drivers/ao_trng_send.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2015 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  15  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  16  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  17  */
  18
  19 #include <ao.h>
  20 #include <ao_adc_fast.h>
  21 #include <ao_crc.h>
  22 #include <ao_trng_send.h>
  23 #include <ao_exti.h>
  24 #include <ao_power.h>
  25
  26 static struct ao_task   ao_trng_send_task;
  27 static uint8_t          trng_running;
  28 static AO_TICK_TYPE     trng_power_time;
  29
  30 #define TRNG_ENABLE_DELAY       AO_MS_TO_TICKS(100)
  31
  32 static uint8_t          random_mutex;
  33
  34 #if AO_USB_HAS_IN2
  35
  36 static struct ao_task   ao_trng_send_raw_task;
  37
  38 static void
  39 ao_trng_get_raw(uint16_t *buf)
  40 {
  41         uint16_t        i;
  42         uint16_t        t;
  43         uint16_t        v;
  44
  45         t = ao_adc_get(AO_USB_IN_SIZE>>1);      /* one 16-bit value per two output bytes */
  46         for (i = 0; i < AO_USB_IN_SIZE / sizeof (uint16_t); i++) {
  47                 v = ao_adc_ring[t];
  48                 *buf++ = v;
  49                 t = (t + 1) & (AO_ADC_RING_SIZE - 1);
  50         }
  51         ao_adc_ack(AO_USB_IN_SIZE>>1);
  52 }
  53
  54 static void
  55 ao_trng_send_raw(void)
  56 {
  57         static uint16_t *buffer[2];
  58         int             usb_buf_id;
  59
  60         if (!buffer[0]) {
  61                 buffer[0] = ao_usb_alloc();
  62                 buffer[1] = ao_usb_alloc();
  63                 if (!buffer[0])
  64                         ao_exit();
  65         }
  66
  67         usb_buf_id = 0;
  68
  69         for (;;) {
  70                 ao_mutex_get(&random_mutex);
  71                 if (!trng_running) {
  72                         AO_TICK_TYPE    delay;
  73
  74                         delay = trng_power_time + TRNG_ENABLE_DELAY - ao_time();
  75                         if (delay > TRNG_ENABLE_DELAY)
  76                                 delay = TRNG_ENABLE_DELAY;
  77
  78                         /* Delay long enough for the HV power supply
  79                          * to stabilize so that the first bits we read
  80                          * aren't of poor quality
  81                          */
  82                         ao_delay(delay);
  83                         trng_running = TRUE;
  84                 }
  85 #ifdef AO_LED_TRNG_RAW
  86                 ao_led_on(AO_LED_TRNG_RAW);
  87 #endif
  88                 ao_trng_get_raw(buffer[usb_buf_id]);
  89 #ifdef AO_LED_TRNG_RAW
  90                 ao_led_off(AO_LED_TRNG_RAW);
  91 #endif
  92                 ao_mutex_put(&random_mutex);
  93                 ao_usb_write2(buffer[usb_buf_id], AO_USB_IN_SIZE);
  94                 usb_buf_id = 1-usb_buf_id;
  95         }
  96 }
  97
  98 #endif
  99
 100 /* Make sure there's at least 8 bits of variance in the samples */
 101 #define MIN_VARIANCE            (128 * 128)
 102
 103 /* Make sure the signal is spread around a bit */
 104 #define MAX_VARIANCE            (512 * 512)
 105
 106 #define ADD_STATS(value) do {                   \
 107                 sum += (value);                 \
 108                 sum2 += (value) * (value);      \
 109         } while(0)
 110
 111 #define VARIANCE(n)     ((sum2 - (sum / (n) * sum)) / (n))
 112
 113 static int
 114 ao_trng_get_cooked(uint16_t *buf)
 115 {
 116         uint16_t        i;
 117         uint16_t        t;
 118         uint32_t        *rnd = (uint32_t *) ao_adc_ring;
 119         int32_t         sum, sum2, var;
 120
 121         sum = sum2 = 0;
 122         t = ao_adc_get(AO_USB_IN_SIZE) >> 1;            /* one 16-bit value per output byte */
 123         for (i = 0; i < AO_USB_IN_SIZE / sizeof (uint16_t); i++) {
 124                 uint32_t        v;
 125                 uint16_t        v1, v2;
 126
 127                 /* Fetch two values in one operation */
 128                 v = rnd[t];
 129                 t = (t + 1) & ((AO_ADC_RING_SIZE >> 1) - 1);
 130
 131                 *buf++ = ao_crc_in_32_out_16(v);
 132
 133                 v1 = v;
 134                 v2 = v >> 16;
 135
 136                 ADD_STATS(v1);
 137                 ADD_STATS(v2);
 138         }
 139         ao_adc_ack(AO_USB_IN_SIZE);
 140         var = VARIANCE(2 * AO_USB_IN_SIZE / sizeof (uint16_t));
 141         return var >= MIN_VARIANCE && var <= MAX_VARIANCE;
 142 }
 143
 144 #define AO_TRNG_START_WAIT      1024
 145 #define AO_TRNG_START_CHECK     32
 146
 147 static void
 148 ao_trng_send(void)
 149 {
 150         static uint16_t *buffer[2];
 151         int     usb_buf_id;
 152         int     good_bits;
 153         int     failed;
 154         int     s;
 155
 156         if (!buffer[0]) {
 157                 buffer[0] = ao_usb_alloc();
 158                 buffer[1] = ao_usb_alloc();
 159                 if (!buffer[0])
 160                         ao_exit();
 161         }
 162
 163         usb_buf_id = 0;
 164
 165 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 166         ao_gpio_set(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 1);
 167 #endif
 168         trng_power_time = ao_time();
 169
 170         ao_crc_reset();
 171
 172         ao_delay(TRNG_ENABLE_DELAY);
 173
 174         for (s = 0; s < AO_TRNG_START_WAIT; s++) {
 175                 if (ao_trng_get_cooked(buffer[0]))
 176                         break;
 177                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 178         }
 179
 180         /* Validate the hardware before enabling USB */
 181         failed = 0;
 182         for (s = 0; s < AO_TRNG_START_CHECK; s++) {
 183                 if (!ao_trng_get_cooked(buffer[0])) {
 184                         failed++;
 185                         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 186                 }
 187         }
 188         if (failed > AO_TRNG_START_CHECK / 4)
 189                 ao_panic(AO_PANIC_DMA);
 190
 191 #if AO_USB_HAS_IN2
 192         ao_add_task(&ao_trng_send_raw_task, ao_trng_send_raw, "trng_send_raw");
 193 #endif
 194
 195 #ifdef AO_USB_START_DISABLED
 196         ao_usb_enable();
 197 #endif
 198
 199         for (;;) {
 200                 ao_mutex_get(&random_mutex);
 201                 if (!trng_running) {
 202                         AO_TICK_TYPE    delay;
 203
 204                         delay = trng_power_time + TRNG_ENABLE_DELAY - ao_time();
 205                         if (delay > TRNG_ENABLE_DELAY)
 206                                 delay = TRNG_ENABLE_DELAY;
 207
 208                         /* Delay long enough for the HV power supply
 209                          * to stabilize so that the first bits we read
 210                          * aren't of poor quality
 211                          */
 212                         ao_delay(delay);
 213                         trng_running = TRUE;
 214                 }
 215 #ifdef AO_LED_TRNG_COOKED
 216                 ao_led_on(AO_LED_TRNG_COOKED);
 217 #endif
 218                 good_bits = ao_trng_get_cooked(buffer[usb_buf_id]);
 219 #ifdef AO_LED_TRNG_COOKED
 220                 ao_led_off(AO_LED_TRNG_COOKED);
 221 #endif
 222                 ao_mutex_put(&random_mutex);
 223                 if (good_bits) {
 224                         ao_usb_write(buffer[usb_buf_id], AO_USB_IN_SIZE);
 225                         usb_buf_id = 1-usb_buf_id;
 226                         failed = 0;
 227                 } else {
 228                         failed++;
 229                         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 230                         if (failed > 10) {
 231                                 ao_usb_disable();
 232                                 ao_panic(AO_PANIC_DMA);
 233                         }
 234                 }
 235         }
 236 }
 237
 238 #if AO_POWER_MANAGEMENT
 239
 240 static void ao_trng_suspend(void *arg)
 241 {
 242         (void) arg;
 243 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 244         ao_gpio_set(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 0);
 245 #endif
 246         trng_running = FALSE;
 247 }
 248
 249 static void ao_trng_resume(void *arg)
 250 {
 251         (void) arg;
 252 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 253         ao_gpio_set(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 1);
 254 #endif
 255         trng_power_time = ao_time();
 256 }
 257
 258 static struct ao_power ao_trng_power = {
 259         .suspend = ao_trng_suspend,
 260         .resume = ao_trng_resume
 261 };
 262
 263 #endif
 264
 265 void
 266 ao_trng_send_init(void)
 267 {
 268 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 269         ao_enable_output(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 0);
 270         ao_power_register(&ao_trng_power);
 271 #endif
 272         ao_enable_input(AO_RAW_PORT, AO_RAW_BIT, AO_EXTI_MODE_PULL_UP);
 273         ao_add_task(&ao_trng_send_task, ao_trng_send, "trng_send");
 274 }