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