答案 0 :(得分：9)
正如Morgan的回答所指出的，这只会产生一个随机位。 LFSR中的位数仅设置序列重复之前获得的值。如果你想要一个N位随机数，你必须运行LFSR N个周期。但是，如果您希望每个时钟周期都有一个新数字，则另一个选项是展开循环并预测N个循环中的数字。重复下面的Morgan示例，但每个周期得到一个5位数字：
module fibonacci_lfsr_5bit(
input clk,
input rst_n,
output reg [4:0] data
);
reg [4:0] data_next;
always @* begin
data_next[4] = data[4]^data[1];
data_next[3] = data[3]^data[0];
data_next[2] = data[2]^data_next[4];
data_next[1] = data[1]^data_next[3];
data_next[0] = data[0]^data_next[2];
end
always @(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)
data <= 5'h1f;
else
data <= data_next;
endmodule
编辑：在下面添加了一个新版本，不需要您进行数学运算。只需将其置于循环中，让综合工具找出逻辑：
module fibonacci_lfsr_nbit
#(parameter BITS = 5)
(
input clk,
input rst_n,
output reg [4:0] data
);
reg [4:0] data_next;
always_comb begin
data_next = data;
repeat(BITS) begin
data_next = {(data_next[4]^data_next[1]), data_next[4:1]};
end
end
always_ff @(posedge clk or negedge reset) begin
if(!rst_n)
data <= 5'h1f;
else
data <= data_next;
end
end
endmodule
我想使LFSR长度也可参数化，但由于反馈抽头不遵循简单的模式，因此更加困难。
答案 1 :(得分：8)
这是一个在FPGA上工作的TRNG（真随机数发生器）。它基本上是没有触发器的LFSR类型结构，因此它是一个连续运行的组合循环。当你将这些模块中的几个和XOR位组合在一起时，你会得到一个真正随机的位，因为每个组合的抖动都会导致信号混乱。您可以运行的最大时钟速率取决于您的FPGA，您应该使用像diehard，dieharder，STS或TestU01这样的测试套件来测试随机性。
这些被称为伽罗瓦环振荡器（GARO）。还有其他TRNG使用较少的功率和面积，但它们操作和写入很琐碎，通常依靠调谐延迟使触发器变为亚稳态。
module GARO (input stop,clk, reset, output random);
(* OPTIMIZE="OFF" *) //stop *xilinx* tools optimizing this away
wire [31:1] stage /* synthesis keep */; //stop *altera* tools optimizing this away
reg meta1, meta2;
assign random = meta2;
always@(posedge clk or negedge reset)
if(!reset)
begin
meta1 <= 1'b0;
meta2 <= 1'b0;
end
else if(clk)
begin
meta1 <= stage[1];
meta2 <= meta1;
end
assign stage[1] = ~&{stage[2] ^ stage[1],stop};
assign stage[2] = !stage[3];
assign stage[3] = !stage[4] ^ stage[1];
assign stage[4] = !stage[5] ^ stage[1];
assign stage[5] = !stage[6] ^ stage[1];
assign stage[6] = !stage[7] ^ stage[1];
assign stage[7] = !stage[8];
assign stage[8] = !stage[9] ^ stage[1];
assign stage[9] = !stage[10] ^ stage[1];
assign stage[10] = !stage[11];
assign stage[11] = !stage[12];
assign stage[12] = !stage[13] ^ stage[1];
assign stage[13] = !stage[14];
assign stage[14] = !stage[15] ^ stage[1];
assign stage[15] = !stage[16] ^ stage[1];
assign stage[16] = !stage[17] ^ stage[1];
assign stage[17] = !stage[18];
assign stage[18] = !stage[19];
assign stage[19] = !stage[20] ^ stage[1];
assign stage[20] = !stage[21] ^ stage[1];
assign stage[21] = !stage[22];
assign stage[22] = !stage[23];
assign stage[23] = !stage[24];
assign stage[24] = !stage[25];
assign stage[25] = !stage[26];
assign stage[26] = !stage[27] ^ stage[1];
assign stage[27] = !stage[28];
assign stage[28] = !stage[29];
assign stage[29] = !stage[30];
assign stage[30] = !stage[31];
assign stage[31] = !stage[1];
endmodule
答案 2 :(得分：5)
LFSR 通常是第一个停靠点。实现相对简单，移位寄存器与多个术语XORd一起创建反馈术语。
在考虑LFSR的实现时，需要考虑随机数的位宽和数量的可重复性。对于N位，最大LFSR将具有(2**N) - 1个状态。所有零状态都不能用于其他硬件。
example 4 bit LFSR点击0位和第4位：
module fibonacci_lfsr(
input clk,
input rst_n,
output [4:0] data
);
wire feedback = data[4] ^ data[1] ;
always @(posedge clk or negedge rst_n)
if (~rst_n)
data <= 4'hf;
else
data <= {data[3:0], feedback} ;
endmodule
可以从table找到选择分接点并找出序列长度（重复前的数字数）。
例如，17,820,000，30位宽的序列可以使用：
0x20000029 => bits "100000000000000000000000101001"
0x2000005E => bits "100000000000000000000001011110"
0x20000089 => bits "100000000000000000000010001001"
第一个反馈术语为：
feedback = data[29] ^ data[5] ^ data[3] ^ data[0];
如果您不确定水龙头的顺序，请记住MSB始终是一个反馈点。 Last（tap）反馈点定义了LFSR的有效长度，之后它只是一个移位寄存器，与反馈序列无关。
如果需要序列69,273,666，则必须实现31位LFSR并为随机数选择30位。
LFSR是创建1位随机数流的好方法，但是如果要连续多个位，则值之间存在相关性，则它是相同的数字移位加抖动位。如果该数字被用作抖动流，您可能需要引入映射层，例如每隔一位交换一次。或者，对每个位使用不同长度的LFSR或抽头点。
Linear Feedback Shift Registers in Virtex Devices,
A Xilinx app note by Maria George and Peter Alfke