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随机数广泛地用于游戏、以及测试环境中,本文产生的随机数将用于测试排序算法性能。
一些高端型号的单片机具有硬件的随机数发生器,如STM32F4,STM32H7等,从这些单片机的随机数发生器的结构,其原理产生模拟噪声信号并采集,使用该硬件可以产生真随机数。但是低端单片机,如STM32F1,8051等没有随机数发生器,只能利用软件生成伪随机数。 生成伪随机数时,通常使用 生成随机数的代码如下: #include srand(每次需要一个不同的无符号整型数值);//随机数种子设置 #define RANDOM_MAX 65535 //随机数最大值 #define RANDOM_MIN 0 //随机数最小值 uint32_t random_value; random_value = rand() % (RANDOM_MAX + 1 - RANDOM_MIN) + RANDOM_MIN;//随机数生成 printf(" 当前随机数为:%drn", random_value); 有了这寥寥几行代码就已经足够产生一个想要的随机数了,但是离成功还差最后一步,就是随机数种子的产生。 经测试,每次生成随机数时,必须给不一样的种子,否则生成的随机数将会相同。 随机数种子产生的方式有很多种,常用的随机数产生的方式有:使用定时器产生、使用实时时钟产生、使用模拟电路产生并使用ADC采集。其中模拟电路产生的方式的具体效果将由模拟电路结构决定,本文仅针对定时器产生和实时时钟产生两种方式进行探索和实践。 首先是实时时钟的方式 实时时钟的配置如下: 读取时间的代码如下: RTC_DateTypeDef date_info; RTC_TimeTypeDef time_info; HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &time_info, RTC_FORMAT_BIN); //读时间 HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &date_info, RTC_FORMAT_BIN); //读日期 srand(time_info.Hours+time_info.Minutes+time_info.Seconds);//随机数种子设置 注意:在使用STM32的RTC时,无论是仅需要时间还是仅需要日期,读取时都需要日期和时间全部读取,且必须先读取时间后读取日期(在STM32H7和STM32F0中必须是这个顺序否则无法正常使用)。 该代码将时间作为随机数种 子,即每秒都会改变,实际测试如下图所示: 从图中可以清晰地看到,每秒内,产生的随机数相同。使用该方法若想产生真随机数,则只能每秒产生一个。如下图所示: 这样虽然可以产生随机数,但是不能满足测试需求,因为笔者需要快速产生若干随机数用于测试排序算法。所以必须要找到一个高于随机数生成速度更新的随机数种子。此处使用定时器产生。 定时器可以工作在很高的频率,并设置定时器为自动重装模式,即可周而复始得产生快速变化得数值。定时器配置界面如下: 需要手动配置地方如图中黄色区域所示,其余部分默认即可。其中PSC分频器配置可选择其他值,不要选太大否则定时器数值变化仍旧很慢。Auto-reload自动重装必须要打开。 使用该方法后,代码如下(此处使用TIM3): HAL_TIM_Base_Start(&htim3);//打开定时器 srand(__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3));//随机数种子设置 #define RANDOM_MAX 65535 //随机数最大值 #define RANDOM_MIN 0 //随机数最小值 uint32_t random_value; random_value = rand() % (RANDOM_MAX + 1 - RANDOM_MIN) + RANDOM_MIN;//随机数生成 printf(" 当前随机数为:%drn", random_value); 亦可将此方法与实时时钟结合使用,即: HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &time_info, RTC_FORMAT_BIN); HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &date_info, RTC_FORMAT_BIN); printf("当前时间:%2d:%2d:%2d", time_info.Hours, time_info.Minutes, time_info.Seconds); HAL_TIM_Base_Start(&htim3); srand(time_info.Hours+time_info.Minutes+time_info.Seconds+__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3));//随机数种子设置 #define RANDOM_MAX 65535 //随机数最大值 #define RANDOM_MIN 0 //随机数最小值 uint32_t random_value; random_value = rand() % (RANDOM_MAX + 1 - RANDOM_MIN) + RANDOM_MIN;//随机数生成 printf(" 当前随机数为:%drn", random_value); 运行效果如图,可以快速产生随机数,且满足要求: 本部分完整的代码如下,由于使用FreeRTOS,此处仅展示产生随机数这个进程的代码: #include #include #include "rtc.h" #include "tim.h" /* USER CODE BEGIN Header_Algorithm_Function */ /** * @brief Function implementing the Algorithm_Task thread. * @param argument: Not used * @retval None */ /* USER CODE END Header_Algorithm_Function */ void Algorithm_Function(void *argument) { /* USER CODE BEGIN Algorithm_Function */ RTC_DateTypeDef date_info; RTC_TimeTypeDef time_info; printf("勇敢牛牛,不怕困难rn"); /* Infinite loop */ for(;;) { HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &time_info, RTC_FORMAT_BIN); HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &date_info, RTC_FORMAT_BIN); printf("当前时间:%2d:%2d:%2d", time_info.Hours, time_info.Minutes, time_info.Seconds); HAL_TIM_Base_Start(&htim3); srand(time_info.Hours+time_info.Minutes+time_info.Seconds+__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3));//随机数种子设置 #define RANDOM_MAX 65535 //随机数最大值 #define RANDOM_MIN 0 //随机数最小值 uint32_t random_value; random_value = rand() % (RANDOM_MAX + 1 - RANDOM_MIN) + RANDOM_MIN;//随机数生成 printf(" 当前随机数为:%drn", random_value); osDelay(77); } /* USER CODE END Algorithm_Function */ } |
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只有小组成员才能发言,加入小组>>
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