LFSR

nospam@example.com (Lothar Miller) — Tue, 23 Jun 2009 16:22:03 +0200

Zufallszahlen erzeugt man im FPGA am einfachsten mit einem LFSR (Linear Feedback Shift Register). Im deutschen Sprachraum darf man auch Linear rückgekoppeltes Schieberegister dazu sagen.

Hier der Code für ein 8, ein 16 und ein 32-Bit-Schieberegister:

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;

entity LFSR is
    Port ( clk     : in  std_logic;
           value32 : out  std_logic_vector (31 downto 0);
           value16 : out  std_logic_vector (15 downto 0);
           value8  : out  std_logic_vector ( 7 downto 0));
end LFSR;

architecture Behavioral of LFSR is
signal rnd32 : std_logic_vector (31 downto 0) := (others=>'0');
signal rnd16 : std_logic_vector (15 downto 0) := (others=>'0');
signal rnd8  : std_logic_vector ( 7 downto 0) := (others=>'0');
begin
   process begin
      wait until rising_edge(CLK);
       -- 8Bit
       rnd8(7 downto 1) <= rnd8(6 downto 0) ;
       rnd8(0) <= not(rnd8(7) XOR rnd8(6) XOR rnd8(4));
       -- 16Bit
       rnd16(15 downto 1) <= rnd16(14 downto 0) ;
       rnd16(0) <= not(rnd16(15) XOR rnd16(14) XOR rnd16(13) XOR rnd16(4));
       -- 32 Bit
       rnd32(31 downto 1) <= rnd32(30 downto 0) ;
       rnd32(0) <= not(rnd32(31) XOR rnd32(22) XOR rnd32(2) XOR rnd32(1));
   end process;
   value32 <= rnd32;
   value16 <= rnd16;
   value8  <= rnd8;
end Behavioral;

In der Simulation sieht man schon, dass nach einer Anlaufphase (die allerdings auch schon unterschiedliche Werte enthält, das Bild täuscht hier ein wenig) die Zahlen schon optisch recht zufällig aussehen:

Analogdarstellung der Zufallszahlen

Lothar Miller - LFSR

LFSR