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 static uint32_t previous[AO_USB_IN_SIZE / sizeof (uint16_t)];
 101
 102 static int
 103 ao_trng_get_cooked(uint16_t *buf)
 104 {
 105         uint16_t        i;
 106         uint16_t        t;
 107         uint32_t        *rnd = (uint32_t *) (void *) ao_adc_ring;
 108         uint8_t         mismatch = 0;
 109
 110         t = ao_adc_get(AO_USB_IN_SIZE) >> 1;            /* one 16-bit value per output byte */
 111         for (i = 0; i < AO_USB_IN_SIZE / sizeof (uint16_t); i++) {
 112                 uint32_t        v;
 113
 114                 /* Fetch two values in one operation */
 115                 v = rnd[t];
 116                 if (v != previous[i]) {
 117                         mismatch = 1;
 118                         previous[i] = v;
 119                 }
 120                 t = (t + 1) & ((AO_ADC_RING_SIZE >> 1) - 1);
 121
 122                 *buf++ = ao_crc_in_32_out_16(v);
 123         }
 124         ao_adc_ack(AO_USB_IN_SIZE);
 125         return mismatch;
 126 }
 127
 128 #define AO_TRNG_START_WAIT      1024
 129 #define AO_TRNG_START_CHECK     32
 130
 131 static void
 132 ao_trng_send(void)
 133 {
 134         static uint16_t *buffer[2];
 135         int     usb_buf_id;
 136         int     good_bits;
 137         int     failed;
 138         int     s;
 139
 140         if (!buffer[0]) {
 141                 buffer[0] = ao_usb_alloc();
 142                 buffer[1] = ao_usb_alloc();
 143                 if (!buffer[0])
 144                         ao_exit();
 145         }
 146
 147         usb_buf_id = 0;
 148
 149 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 150         ao_gpio_set(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 1);
 151 #endif
 152         trng_power_time = ao_time();
 153
 154         ao_crc_reset();
 155
 156         for (s = 0; s < AO_TRNG_START_WAIT; s++) {
 157                 int i;
 158                 uint16_t        min, max;
 159                 uint16_t        buf[AO_USB_IN_SIZE>>1];
 160
 161                 ao_trng_get_raw(buf);
 162                 min = max = buf[0];
 163                 for (i = 1; i < (AO_USB_IN_SIZE>>1); i++) {
 164                         uint16_t v = buf[i];
 165                         if (v < min) min = v;
 166                         if (v > max) max = v;
 167                 }
 168                 /* Wait for at least 10 bits of range */
 169                 if ((uint16_t) (max - min) >= 1024)
 170                         break;
 171                 ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 172         }
 173
 174         /* Validate the hardware before enabling USB */
 175         failed = 0;
 176         for (s = 0; s < AO_TRNG_START_CHECK; s++) {
 177                 if (!ao_trng_get_cooked(buffer[0])) {
 178                         failed++;
 179                         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 180                 }
 181         }
 182         if (failed > AO_TRNG_START_CHECK / 4)
 183                 ao_panic(AO_PANIC_DMA);
 184
 185 #if AO_USB_HAS_IN2
 186         ao_add_task(&ao_trng_send_raw_task, ao_trng_send_raw, "trng_send_raw");
 187 #endif
 188
 189 #ifdef AO_USB_START_DISABLED
 190         ao_usb_enable();
 191 #endif
 192
 193         for (;;) {
 194                 ao_mutex_get(&random_mutex);
 195                 if (!trng_running) {
 196                         AO_TICK_TYPE    delay;
 197
 198                         delay = trng_power_time + TRNG_ENABLE_DELAY - ao_time();
 199                         if (delay > TRNG_ENABLE_DELAY)
 200                                 delay = TRNG_ENABLE_DELAY;
 201
 202                         /* Delay long enough for the HV power supply
 203                          * to stabilize so that the first bits we read
 204                          * aren't of poor quality
 205                          */
 206                         ao_delay(delay);
 207                         trng_running = TRUE;
 208                 }
 209 #ifdef AO_LED_TRNG_COOKED
 210                 ao_led_on(AO_LED_TRNG_COOKED);
 211 #endif
 212                 good_bits = ao_trng_get_cooked(buffer[usb_buf_id]);
 213 #ifdef AO_LED_TRNG_COOKED
 214                 ao_led_off(AO_LED_TRNG_COOKED);
 215 #endif
 216                 ao_mutex_put(&random_mutex);
 217                 if (good_bits) {
 218                         ao_usb_write(buffer[usb_buf_id], AO_USB_IN_SIZE);
 219                         usb_buf_id = 1-usb_buf_id;
 220                         failed = 0;
 221                 } else {
 222                         failed++;
 223                         ao_delay(AO_MS_TO_TICKS(10));
 224                         if (failed > 10) {
 225                                 ao_usb_disable();
 226                                 ao_panic(AO_PANIC_DMA);
 227                         }
 228                 }
 229         }
 230 }
 231
 232 #if AO_POWER_MANAGEMENT
 233
 234 static void ao_trng_suspend(void *arg)
 235 {
 236         (void) arg;
 237 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 238         ao_gpio_set(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 0);
 239 #endif
 240         trng_running = FALSE;
 241 }
 242
 243 static void ao_trng_resume(void *arg)
 244 {
 245         (void) arg;
 246 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 247         ao_gpio_set(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 1);
 248 #endif
 249         trng_power_time = ao_time();
 250 }
 251
 252 static struct ao_power ao_trng_power = {
 253         .suspend = ao_trng_suspend,
 254         .resume = ao_trng_resume
 255 };
 256
 257 #endif
 258
 259 void
 260 ao_trng_send_init(void)
 261 {
 262 #ifdef AO_TRNG_ENABLE_PORT
 263         ao_enable_output(AO_TRNG_ENABLE_PORT, AO_TRNG_ENABLE_BIT, AO_TRNG_ENABLE_PIN, 0);
 264         ao_power_register(&ao_trng_power);
 265 #endif
 266         ao_enable_input(AO_RAW_PORT, AO_RAW_BIT, AO_EXTI_MODE_PULL_UP);
 267         ao_add_task(&ao_trng_send_task, ao_trng_send, "trng_send");
 268 }