CN103885746A - 随机数产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过简单的结构产生随机性较高的随机数的随机数产生装置。主侧（例如电机控制微机32）通过与从侧（例如电池控制微机12）进行数据通信来对其要求规定的处理。主侧在接收从侧针对主侧的处理要求的响应之前开始计数部的动作而使计数值以规定周期增加（或者减少）。主侧在开始接收从侧针对处理要求的响应后，在规定的至少一个取得时刻取得计数部的计数值，而使用该取得的至少一个计数值来生成随机数。

Description

随机数产生装置

技术领域

本发明涉及产生随机数的随机数产生装置。

背景技术

在从电池接受电源供给而动作的电动设备（电动工具、电动工作机等）、对电池进行充电的充电器中，若并非安装正规的电池而是安装不正规的电池，则有时会产生机器发生故障或电池异常发热的情况。

因此，已知在这种机器中安装电池后使用随机数来判断（认证）所安装的电池是否为适当的电池的技术（例如，参照专利文献1）。

在专利文献1中，提出将通过A／D转换器而得到的A／D转换值的噪声比特（低位比特）作为随机数而产生并使用该随机数来进行电池的认证的技术。

专利文献1：美国专利第7941865号说明书

专利文献1所记载的随机数产生方法利用了在A／D转换器中因电源电压的变化而产生的特性变化。因此，在从稳定化电源接受稳定的电源供给而动作的微型计算机单体中，存在很难产生随机性较高的随机数的问题。

与此相对地，如果在微型计算机外附A／D转换器，并使该A／D转换器的电源成为不同于微型计算机的电源的不稳定电源，则能够在微型计算机的运算处理中产生随机数。

但是，若这样结构，则存在会导致随机数产生装置的结构变得复杂且成本增加的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述技术问题而提出的，目的在于提供能够通过简单的结构而产生随机性较高的随机数的随机数产生装置。

为了解决课题而完成的本发明的随机数产生装置的特征在于，具备：处理要求部，其针对处理要求对象要求规定的处理；接收部，其接收来自处理要求对象的针对要求的响应；计数部，其是以规定周期进行使计数值增加或者减少的计数值的计数动作的计数部，该计数部至少在从接收响应之前开始计数动作；以及随机数生成部，在响应的接收开始后，该随机数生成部在至少一个规定的取得时刻取得计数部的计数值，而使用其取得的至少一个计数值来生成随机数。

在这样构成的本发明的随机数产生装置中，在计数部的计数动作的开始后，在接收部针对处理要求部的处理要求而从处理要求对象接收响应期间，产生时间上的不确定要素（随机数要素）。即，即使在针对来自处理要求部的处理要求而从处理要求对象接收响应的时间在设计上或者理论上被预先规定，实际上也可能会因处理要求部与处理要求对象之间的信息等的传递路径的状态、处理要求对象的处理时间的变化等而偏离预先规定的时间。该偏离成为随机数要素，表现为计数部的计数值的偏差（随机性较高的差别）。因此，能够使用该计数值作为随机数。

因此，根据本发明的随机数产生装置，能够通过简单的结构产生随机性较高的随机数。

在本发明的随机数产生装置中，上述至少一个取得时刻中的一个也可以是来自处理要求对象的响应的接收已完成时刻。与早于接收完成的时刻相比，通过等待响应接收的完成能够提高随机性。

在本发明的随机数产生装置中，也可以设定有多个取得时刻，在该情况下，随机数生成部也可以按该多个取得时刻的每一个来取得在该取得时刻的计数部的计数值，并使用其取得的多个计数值来生成随机数。

这样，通过使用在多个取得时刻取得的多个计数值来生成随机数，从而随机数生成的自由度增加。例如，在需要多个随机数的情况下，能够取得该所需个数的计数值而分别设为随机数。另外，例如也能够将取得的多个计数值中的任意一个或者多个计数值作为随机数而生成。

在多个取得时刻取得计数值的结构的情况下，随机数生成部也可以按照使用了多个计数值中的至少两个以上的规定的随机数生成规则来生成一个随机数。这样，通过使用两个以上的计数值来生成一个随机数，能够扩展可生成的随机数的宽度（例如位数、随机性等）。

在多个取得时刻取得计数值的结构的情况下，也可以在从来自处理要求对象的响应的接收开始到完成为止的接收期间内，分别设定该多个取得时刻。通过取得响应接收中所需的个数的计数值，能够迅速取得多个计数值，并能够在短时间内生成多个随机数。

在本发明的随机数产生装置中，处理要求部通过发送规定的发送数据来进行处理的要求，接收部接收来自处理要求对象的针对发送数据的响应亦即规定比特数的接收数据，上述至少一个取得时刻是指，在接收数据的接收开始后，按构成该接收数据的各比特的数据的各接收时刻中的每一取得时刻而预先决定的时刻也可以。

换言之，将在接收数据的接收开始后在逐个比特地接收该接收数据的过程中的该每一比特的各接收时刻中的某一时刻（预先决定的时刻）设为取得时刻。各比特的接收时刻可以是例如该比特的接收开始时、接收完成时、或者接收中的任意的时刻中的某一个。通过这样基于各比特的接收时刻来确定取得时刻，能够更可靠地取得计数值，从而能够可靠地生成所需的随机数。

对于本发明的随机数产生装置与处理要求对象的关系，考虑各种情况。例如，随机数产生装置考虑搭载于具有规定的功能的电气设备的情况，处理要求对象考虑是与该电气设备连接而被使用的连接机器的情况。

在该情况下，随机数产生装置对与自身搭载的电气设备另外的其他连接机器要求处理，并从该连接机器接收响应。因此，随机数要素提高，能够生成随机性更优异的随机数。另外，例如在构成为电气设备与连接机器相互进行通信的情况下，能够利用该通信生成随机数，所以能够更简单地且以低成本生成随机数。

作为本发明的随机数产生装置与处理要求对象的关系，例如也考虑随机数产生装置搭载于具有规定的功能的电气设备，处理要求对象设置在该电气设备内的情况。

在该情况下，在电气设备内完成随机数的生成。因此，即使在单独地使用电气设备的情况下，也能够通过简单的结构生成随机性较高的随机数。

本发明的随机数产生装置也可以通过软件而实现。即，在具有CPU的微型计算机中，该随机数产生装置所具备的上述各部也可以通过CPU执行规定的程序而实现。这样，通过使CPU作为随机数产生装置而发挥作用，能够更简单地构成随机数产生装置。

在微型计算机中CPU执行规定的程序而实现本发明的随机数产生装置的结构的情况下，处理要求对象也可以是在微型计算机内与CPU进行通信的***设备。通常，在微型计算机内，CPU与各种***设备进行通信。在该CPU与***设备的通信中，也可能会因两者间的通信路径的状态、两者的动作状态、性能等而产生时间上的不确定要素（随机数要素）。

因此，例如在CPU利用该与各种***设备的通信来对某种***设备要求处理而针对该要求而从要求对象的***设备接收到响应的情况下，基于该响应取得计数值来生成随机数。因此，根据本发明的随机数产生装置，也能够通过简单的结构来产生随机性较高的随机数。

在如上所述基于CPU与***设备的通信来生成随机数的情况下，作为***设备，例如能够使用存储内容能够被改写的存储器。在该情况下，处理要求部要求与上述存储器的存储内容相关的规定的处理。而且，以接收到在存储器中被处理要求部要求的处理已完成的情况下作为响应而从存储器输出的信号的时刻为基准来设定上述至少一个取得时刻中的一个也可以。

在微型计算机内，CPU对存储器要求规定的处理的情况下的响应时间根据微型计算机的使用环境、使用状态等而变化，该变化成为不确定要素（随机数要素）。因此，更优选使用存储器作为随机数生成用的***设备。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电池组以及电动工具的简要结构的说明图。

图2是用于说明第一实施方式的随机数生成方法的说明图。

图3是表示第一实施方式的主侧循环计数处理的流程图。

图4是表示第一实施方式的主侧随机数生成处理的流程图。

图5是表示第一实施方式的从侧接收响应处理的流程图。

图6是表示第二实施方式的电池组以及适配器的简要结构的说明图。

图7是表示第三实施方式的电机控制微机的简要结构的框图。

图8是用于说明第三实施方式的随机数生成方法的说明图。

图9是表示第三实施方式的随机数生成处理的流程图。

图10是用于说明第四实施方式的随机数生成方法的说明图。

图11是表示第四实施方式的主侧随机数生成处理的流程图。

图12是表示其他实施方式的电池组以及充电器的简要结构的说明图。

附图标记说明：1…电池组；3…电动工具；5…适配器；7…充电器；10…电池；11…监视IC；12…电池控制微机；13、33、52…调节器；14…电流检测电路；15…温度检测电路；16、36、76…CPU；17、37、77…闪存；21、41、61、81…正极侧端子；22、42、62、82…负极侧端子；23、43、63、83…通用通信端子；24、44…放电控制通信端子；25、85…充电控制通信端子；26～29…电池单元；31…电机；32…电机控制微机；34…触发开关；35…驱动用开关元件；38…RAM；39…A／D转换器；40…I／O接口；51…适配器控制微机；71…整流电路；72…充电用开关电源电路；73…充电控制微机；74…控制用电源电路。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明优选的实施方式进行说明。此外，本发明不限于下述的实施方式所示的具体的机构、结构等，而是能够在不脱离本发明的主旨的范围内采用各种方式。另外，在能够解决技术问题的程度上省略下述的实施方式的结构的一部分的方式也是本发明的实施方式，将下述的多个实施方式适当地组合而构成的方式也是本发明的实施方式。

［第一实施方式］

1.电动工具以及电池组的结构

本实施方式的随机数产生装置作为通过安装电池组1而动作的电动工具3的一个功能而被实现。电池组1构成为能够相对于电动工具3而装卸。电动工具3在安装有电池组1时，使用随机数判断（认证）电池组1是否正规品，在判断为正规品的情况下，通过来自电池组1的供给电力而开始动作。此外，电池组1构成为能够通过充电器7（在本实施方式中省略图示以及说明。参照后述的图12。）而对内部的电池10进行充电。

如图1所示，电池组1能够相对于电动工具3、其他各种电气设备（省略图示）而装卸，并被作为这些电动工具3等的电源而使用。电池组1具备电池10、监视IC11、电池控制微机12、调节器13、电流检测电路14、温度检测电路15、正极侧端子21、负极侧端子22、通用通信端子23、放电控制通信端子24、以及充电控制通信端子25。

电池10构成为以串联的方式连接多个（在本实施方式中为四个）电池单元26、27、28、29。电池10的正极（最高电位侧的电池单元26的正极）与正极侧端子21连接，电池10的负极（最低电位侧的电池单元29的负极）经由电流检测电路14而与负极侧端子22连接。电池10是能够反复充电的二次电池（例如锂离子二次电池）。

监视IC11是电池10监视用的集成电路（IC），并具备：检测电池10的电压、各电池单元26～29的电压（单元电压）并向电池控制微机12输出的功能；和分别监视各电池单元26～29的单元电压，若某一个单元电压成为过电压状态则向电池控制微机12输出表明该情况的信号（过电压信号）的功能等。

调节器13是使电池10的电压下降而生成规定电压值的控制电压的电源电路。监视IC11、电池控制微机12通过该控制电压而动作。

电流检测电路14设置在从负极侧端子22到电池10的负极的通电路径上，检测流过该通电路径的电流、即充电至电池10的充电电流以及从电池10放出的放电电流。

温度检测电路15基于来自设置在电池10附近的温度检测元件（省略图示。例如热敏电阻。）的检测信号来检测电池10的温度，并向电池控制微机12输出该检测结果。

电池控制微机12是具备以下各种功能的微型计算机，即：从监视IC11取得电池10的电压、各单元26～29的单元电压而监视上述各电压的功能；在从监视IC11输入了过电压信号的情况下进行规定的保护动作的功能；计算电池10的剩余容量的剩余容量计算功能；在电池10的温度超过规定的上限值的情况下进行规定的保护动作的功能；以及与电动工具3的电机控制微机32的数据通信功能等。

电池控制微机12所具备的包括上述各功能的各种功能主要通过CPU16执行存储在闪存17中的各种程序而实现。

此外，电池控制微机12的功能不必一定通过微型计算机而构成，也能够通过由各种逻辑电路等构成的IC而构成等的各种方式实现。后述的电机控制微机32、适配器控制微机51（参照图6）以及充电控制微机73（参照图12）也相同。

电池控制微机12与通用通信端子23、放电控制通信端子24以及充电控制通信端子25连接，能够经由上述各通信端子23～25而在与电池组1连接的各种电气设备之间进行数据通信。在电池组1被安装在电动工具3时，电池组1的通用通信端子23与电动工具3的通用通信端子43连接，电池组1的放电控制通信端子24与电动工具3的放电控制通信端子44连接。

若经由通用通信端子23而从电动工具3的电机控制微机32接收数据，则电池控制微机12进行与该接收到的数据对应的各种处理。在需要对该接收到的数据做出一些响应的情况下，电池控制微机12经由通用通信端子23向电动工具3的电机控制微机32发送响应数据。

在将电池组1安装在电动工具3而向电动工具供给电池10的电力时，若来自电池10的放电电流成为过电流状态或电池10的温度超过上限值，则电池控制微机12经由放电控制通信端子24向电动工具3输出表明该情况的异常信号（例如低电平的信号）。充电控制通信端子25用于电池组1与充电器7之间的数据通信。

如图1所示，电动工具3具备电机31、电机控制微机32、调节器33、触发开关34、驱动用开关元件35、正极侧端子41、负极侧端子42、通用通信端子43、以及放电控制通信端子44。

正极侧端子41经由触发开关34而与电机31的一端连接。负极侧端子42经由驱动用开关元件35而与电机31的另一端连接。本实施方式的电机31为有刷直流电机。

调节器33为在将电池组1安装在电动工具3后使从电池10供给的电压降低而生成规定电压值的控制电压的电源电路。电机控制微机32通过该控制电压而动作。

触发开关34通过使用者操作设置在电动工具3的未图示的触发器而接通、断开。即，若使用者拉动触发器则接通，若使用者放开触发器则断开。触发开关34的接通、断开的信息也被输入电机控制微机32。

电机控制微机32通过CPU36执行存储在闪存37中的各种程序而实现各种功能。电机控制微机32除了具备CPU36、闪存37以外，还具备RAM38、A／D转换器39以及I／O接口40（均在图1中省略图示。参照后述的图7。）。

若触发开关34被接通，则电机控制微机32使驱动用开关元件35接通，从而开始从电池组1向电机31的通电，由此使电机31动作。若触发开关34被断开，则电机控制微机32使驱动用开关元件35断开，从而停止向电机31的通电。此外，驱动用开关元件35在本实施方式中为N沟道型MOSFET，但这只是一个例子。

在通过电机控制微机32进行向电机31的通电的期间（即从电池10放电中），若经由放电控制通信端子44而从电池组1输入异常信号，则驱动用开关元件35被强制地断开，向电机31的通电被强制地停止。

电机控制微机32除了进行上述电机31的通电控制以外，还具有认证电池组1是否正规品的电池组认证功能。电机控制微机32在通过电池组认证功能而判断为电池组1为正规品的情况下，基于触发开关34的操作状态来进行向电机31的通电。

电机控制微机32的电池认证大致如下进行。电机控制微机32产生随机数，并向电池组1的电池控制微机12发送对该随机数附加规定的加密数据而得到的认证用数据。电池控制微机12若从电机控制微机32接收到认证用数据，则根据该认证用数据生成应答数据并向电机控制微机32发送。电机控制微机32若从电池控制微机12接收到应答数据，则基于该应答数据进行电池组1的认证。此外，对于使用了随机数的电池组认证功能的更具体的处理，例如在日本特开2011-135740号公报等中进行了详细说明，该处理不是本发明的主要部分，故在此处省略说明。

2.随机数生成方法的说明

接下来，对电动工具3的电机控制微机32在上述电池组认证时产生（生成）的随机数的生成方法进行说明。在本实施方式中，电机控制微机32的CPU36通过与电池控制微机12的CPU16进行数据通信来生成随机数。

具体而言，电机控制微机32的CPU36为主侧（master），向电池控制微机12发送预先决定的随机数生成用的数据。上述数据通信中的作为从侧（slave）的电池控制微机12的CPU16针对该发送数据而向电机控制微机32发送规定的响应数据。

作为主侧的电机控制微机32向电池控制微机12发送数据，另一方面，使循环计数器的变量以控制周期始终递增（Increment）。本实施方式的循环计数器是通过CPU36执行规定的循环计数器程序而实现的一个字节的软件计数器。因此，循环计数器的变量以控制周期从0到255依次递增。若变量溢出（即255之后），则再次从0开始递增。

若作为主侧的电机控制微机32的CPU36从电池控制微机12接收响应数据，则在该响应数据的接收中的规定的取得时刻取得循环计数器的计数值K。CPU36将该取得的计数值K作为随机数而保持（例如存储在RAM中）。

此外，在以下的说明中，也将发送随机数生成用的规定的数据而生成随机数的一侧（本例中为电机控制微机32的CPU36）简称为主侧，将针对来自该主侧的发送数据返回规定的响应数据的一侧（本例中为电池控制微机12的CPU16）简称为从侧。

图2示出了在时刻t1开始从主侧发送发送数据并在时刻t10开始针对该发送数据接收来自从侧的响应数据的例子。对图2的例子具体地进行说明。主侧在时刻t1发送发送数据，另一方面，先于该发送而开始循环计数器的动作。

在主侧，在时刻t10开始来自从侧的针对发送数据的响应数据的接收。从侧的响应数据为预先决定的格式的数据，在本实施方式中例如为整体由五个字节的信息量构成的数据。

在本实施方式中，在每次一个字节接收完成时，设定主侧的响应数据接收时的循环计数器计数值K的取得时刻。换言之，每接收到一个字节响应数据，便取得此时的循环计数器的计数值K。

具体而言，在时刻t10开始响应数据的接收后，在一个字节的数据的接收完成的时刻t11取得循环计数器的计数值K1，并将该计数值K1作为随机数据而保持。然后，若再次一个字节的数据的接收完成（时刻t12），则取得该时刻t12的循环计数器的计数值K2，并将该计数值K2作为随机数据而保持。之后也相同地，在完成接收一个字节的数据的时刻t13、t14、t15，依次取得各时刻的循环计数器的计数值K3、K4、K5，并将它们作为随机数而保持。此外，在本实施方式中，第五次的取得时刻亦即时刻t15也是响应数据的接收完成的时刻。

最后，主侧按照使用了取得的各计数值K1～K5的规定的随机数生成规则来生成一个随机数。具体而言，如图2所示，将一个字节（二进制数表示为八位）的计数值以K1～K5的顺序依次向右方排列（在先取得的计数值K的LSB的右侧将下一个计数值K从MSB开始按顺序排列），从而生成整体为40位的二进制数的随机数。更具体而言，在最初取得的计数值K1的LSB即“a0”的右侧将第二次取得的计数值K2从其MSB即“b7”开始按顺序排列。在该计数值K2的LSB即“b0”的右侧将第三次取得的计数值K3从其MSB即“c7”开始按顺序排列。以相同的要领依次排列直到第五次的计数值K5，从而生成一个随机数。

这样，在本实施方式中构成为，生成比特数比循环计数器的比特数（一个字节）数多的随机数（40比特）。因此，构成为取得所需次数（本例中为五次）的循环计数器的计数值。

因此，例如，如果所需的随机数为例如n字节，则n次取得循环计数器的计数值K而使用n个计数值生成一个n字节的随机数即可。也可以取得多于n个的计数值K而从中进行适当的选择、运算等，从而生成所需的n字节的随机数。如果所需的随机数在循环计数器的比特数以下，则取得一个循环计数器的计数值K并保持原样不变地使用该计数值K（或所需比特数）生成随机数即可。另外，例如在单独地需要多个循环计数器的比特数以下的随机数的情况下，取得该所需个数的计数值K并将它们分别作为随机数而保持即可。另外，例如在单独地需要多个大于循环计数器的比特数的比特数的随机数的情况下，取得对生成一个随机数所需的计数值K的个数乘以应生成的随机数的个数后得到的个数的计数值K来生成所需的随机数即可。无论在哪种情况下，只要基于计数值K的所需个数、响应数据的接收时刻（接收期间）等来适当地决定具体在哪个时刻取得计数值K即可。

来自从侧的针对来自主侧的发送数据的响应数据的接收时刻在理论上、设计上已被预先规定。但是实际上，由于主侧与从侧两者之间的数据通信路径的状态、主侧以及从侧双方的数据处理时间的变化等，响应数据的接收时刻可能会从预先规定的时间偏离。该偏离成为随机数要素，并表现为循环计数器的计数值K的偏差（随机性较高的偏差）。因此，能够使用该计数值K作为随机数。

从数据发送到计数值K的取得的时间越长，随机性就越高。因此，假设在需要一个随机数的情况下，如果优先考虑随机性的高低，则优选在接收完成时刻（时刻t15）取得计数值K。

此外，如果只单纯地考虑随机性的高低，则晚于接收完成时刻的时刻较适合，但若超过接收完成时刻，则需要另行决定在哪个时刻取得，另外，到生成随机数位置为止的时间增加。

因此，为了具备高随机性并且在适当的时刻迅速地生成随机数，优选在响应数据的接收期间内，特别是在接近接收完成时刻的时刻取得计数值K。

3.主侧以及从侧的为了生成随机数而执行的处理的说明

使用图3～图5的各流程图，对为了实现使用图2说明的上述随机数生成方法而在主侧以及从侧执行的各种处理进行说明。

首先，使用图3对作为主侧的电动工具3侧的电机控制微机32的CPU36所执行的主侧循环计数处理进行说明。作为主侧的CPU36在使电机控制微机32接通电源而开始动作后，从闪存37读入图3的主侧循环计数处理的程序并执行。

若开始图3的主侧循环计数处理，则在S10中主侧将循环计数器的计数值K加1。主侧在动作中总是以控制周期反复执行该S10的处理。因此，在主侧动作中，循环计数器的计数值K总是以控制周期递增。

接下来，使用图4对主侧所执行的主侧随机数生成处理进行说明。主侧在动作开始后，若到达例如连接电池组1之后的认证时刻、连接有电池组1的期间内的规定的认证时刻等需要随机数的时刻，则从闪存37读入图4的主侧随机数生成处理的程序并执行。

若开始图4的主侧随机数生成处理，则在S110中主侧判断是否处于发送完成标志设置中。该发送完成标志是在后述的S140中设置的标志。如果已设置发送完成标志则进入S150，在未设置发送完成标志的情况下进入S120。

在S120中，向从侧发送随机数生成用的规定的数据。在S130中，判断应发送的全部数据的发送是否已完成。在全部数据的发送未完成的情况下，返回S110继续进行数据发送。在全部数据的发送已完成的情况下，在S140中设置发送完成标志并返回S110。

在S110中，若由于已设置发送标志而进入S150，则判断是否已从从侧接收到数据，更具体而言，判断从从侧接收一个字节的响应数据是否已完成。在接收到一个字节的响应数据之前返回S110，但若接收到一个字节则进入S160。

在S160中，取得当前的循环计数器的计数值K，将该取得的计数值K作为随机数而保持。在S170中，判断需要量的随机数是否已生成完毕。在本实施方式的情况下，为了生成一个随机数共计需要五个计数值K。因此，在本实施方式中，S170的判断处理为判断是否已取得并保持五个计数值K的处理。在尚未生成需要量的随机数的情况下，返回S110。在该情况下，在S150中再次等待一个字节的新的响应数据的接收，在接收到一个字节后进入S160取得并保持此时的计数值K。

在S170中判断为生成了需要量的随机数的情况下，在S180中清除发送完成标志，结束该主侧随机数生成处理。

接下来，使用图5对从侧所执行的从侧接收响应处理进行说明。从侧在动作开始后，从闪存17读入图5的从侧接收响应处理的程序并反复执行。

若开始图5的从侧接收响应处理，则在S210中从侧判断回信中标志是否处于设置中。该回信中标志是在后述的S240中设置的标志。如果回信中标志已被设置则进入S250，在回信中标志未被设置的情况下进入S220。

在S220中，判断是否已从主侧接收到随机数生成用的规定的数据。在未接收到随机数生成用的规定的数据期间返回S210，而在接收到随机数生成用的规定的数据的情况下进入S230。

在S230中，判断被规定为随机数生成用的数据的规格的数量（比特数）的数据接收是否已完成。在规定规格数量的数据的接收尚未完成的情况下，返回S210继续数据的接收。在规定规格数量的数据的接收已完成的情况下，在S240中设置回信中标志并返回S210。

若由于已设置回信中标志而从S210进入S250，则从侧向主侧回信规定的响应数据。在S260中判断是否完成回信全部响应数据。在未完成全部回信响应数据的情况下，返回S210继续回信。在完成回信全部响应数据的情况下，在S270中清除回信中标志并结束该从侧接收响应处理。

4.第一实施方式的效果等

如以上说明那样，在本实施方式中，主侧在需要随机数的情况下向从侧发送规定的数据并且另外使循环计数器动作。若从侧从主侧接收到规定的数据，则向主侧回信响应数据。主侧在响应数据的接收期间内的规定的取得时刻依次取得需要个数的计数值K（本例中为K1～K5），并使用上述多个计数值K生成需要的随机数。

由于从主侧发送发送数据到接收响应数据期间产生时间上的不确定要素（随机数要素），所以在响应数据接收中取得的计数值K具有高随机性。因此，主侧能够以简单的结构产生随机性较高的随机数。

另外，主侧取得循环计数器的计数值K的时刻中的至少一个是来自从侧的响应数据的接收完成时刻（图2的时刻t15）。越使取得时刻延迟，则得到的计数值K的随机性越高，所以通过在响应数据接收的完成时取得计数值K能够生成随机性更高的随机数。

另外，主侧在多个取得时刻取得计数值K，并使用该取得的多个计数值K生成随机数。在图2中，示出了从五个计数值K生成一个随机数的例子，如上所述，能够根据需要的随机数的个数、大小（比特数等）来适当地决定取得几个计数值K。这样，通过使用在多个取得时刻取得的多个计数值K生成一个或者多个随机数，能够提高随机数生成的自由度，能够容易且适当地生成所希望的个数、大小的随机数。特别是通过使用多个计数值K生成一个随机数能够扩展可生成的随机数的宽度（例如位数、随机性等）。

另外，主侧在取得多个计数值K时，均在响应数据的接收期间内（图2的时刻t10～t15期间）取得各计数值K。并且，各取得时刻以响应数据的接收比特数（本例中为每一个字节）为基准。这样，通过基于接收比特数取得响应数据接收中所需个数的计数值K，能够迅速可靠地取得多个计数值K，从而能够迅速可靠地生成所希望的随机数。

另外，在本实施方式中构成为，电动工具3作为主侧而动作，与电动工具3独立地安装在电动工具3而被使用的电池组1作为从侧而动作。换言之，利用分别独立地构成的两个设备之间的数据通信进行随机数的生成。因此，能够更简单地且以低成本生成随机性较高的随机数。

此外，在本实施方式中，电动工具3相当于本发明的电气设备的一个例子，电池组1相当于本发明的连接设备的一个例子，电动工具3的CPU36（主侧）相当于本发明的处理要求部、接收部、计数器部以及随机数生成部的一个例子，电池组1的CPU16（从侧）相当于本发明的处理要求对象的一个例子。

另外，图3的主侧循环计数处理相当于本发明的计数部所执行的处理的一个例子。另外，在图4的主侧随机数生成处理中，S120的处理相当于本发明的处理要求部所执行的处理的一个例子，S150的处理相当于本发明的接收部所执行的处理的一个例子，S160～S170的处理相当于本发明的随机数生成部所执行的处理的一个例子。

［第二实施方式］

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式的随机数产生装置作为电池组1的一个功能而被实现。电池组1在适配器5的认证时使用自身生成的随机数。即，在针对来自适配器5的认证要求而响应应答数据时，附加自身生成的随机数来响应。

如图6所示，电池组1能够相对于适配器5而装卸，并用作适配器5的电源。电池组1的硬件结构与第一实施方式相同。因此，在图6中，对电池组1的各部标注与图1相同的附图标记。

在适配器5被安装在电池组1时，读出电池组1的电池控制微机12所存储的各种信息，根据该信息来进行适配器所具备的功能的控制。作为适配器5的功能的一个例子，有适配器5所具备的LED灯（省略图示）的电流控制。适配器5安装在各种额定电压的电池组。因此，适配器5读出被存储在电池组1的电池组控制微机12中的电压信息，以使流过LED灯的电流恒定的方式进行控制。该功能通过适配器控制微机51而实现。适配器5的结构、功能本身并非本发明的本质，所以省略适配器5的进一步详细的说明。

作为电池控制微机12的CPU16与监视IC11之间的各种数据通信的一种，存在CPU16从监视IC11取得电池信息（电池10的电压、各电池单元26～29的单元电压、电池温度等）用的数据通信。具体而言，电池控制微机12的CPU16向监视IC11发送用于要求电池信息的规定的要求数据。监视IC11若接收到该要求数据，则按照该要求数据而回信包含所要求的电池信息的响应数据。电池控制微机12的CPU16通过接收来自监视IC11的响应数据而能够取得所希望的电池信息。

电池控制微机12的CPU16利用上述的电池信息取得用的数据通信进行随机数的生成。换言之，在本实施方式中，在电池组1中，通过电池控制微机12的CPU16作为主侧而动作，监视IC11作为从侧而动作，从而在主侧生成随机数。

与第一实施方式相同地，主侧为了生成随机数而执行图3的主侧循环计数处理以及图4的主侧随机数生成处理。但是，主侧所发送的发送数据并非随机数生成用的数据，而是上述的在取得电池信息时被通常发送的发送数据。与第一实施方式相同地，从侧通过执行图5的从侧接收响应处理来针对来自主侧的随机数生成用的发送数据回信响应数据。

这样，在本实施方式中，在电池组1内中，作为主侧的电池控制微机12的CPU16使用作为从侧的监视IC11的数据通信来生成随机数。因此，本实施方式的电池组1通过该电池组1单体而能够实现简单的结构并生成随机性较高的随机数。

此外，在本实施方式中示出了在电池组1内构成主侧和从侧并单独地通过电池组1实现随机数的生成的结构，但也可以是适配器5的适配器控制微机51内的CPU（省略图示）为主侧而电池组1内的电池控制微机12的CPU16为从侧（或与之相反的结构）、主侧利用主侧与从侧双方的数据通信来生成随机数的结构。此外，在本实施方式中，电池组1相当于本发明的电气设备的一个例子。

［第三实施方式］

接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。在本实施方式中，使用图1所示的第一实施方式的电池组1与电动工具3的连接结构进行说明。本实施方式的随机数产生装置作为电动工具3的一个功能而被实现。但是，在第一实施方式中示出了将电动工具3侧设为主侧而将电池组1侧设为从侧且主侧利用双方的数据通信来生成随机数的例子，但在本实施方式中，利用电机控制微机32内的数据通信来生成随机数。

更详细而言，如图7所示，电机控制微机32具备CPU36、闪存37、RAM38、A／D转换器39以及I／O接口40等，它们经由总线而连接。CPU36在与电机控制微机32内的闪存37、RAM38、A／D转换器39以及I／O接口40等的各种***设备（周边装置）之间进行适当的数据通信。

在CPU36与各种***设备的数据通信中，数据通信所消耗的时间也可能会因两者间的数据传送路的状态、两者各自的数据处理时间的变化等而偏离预先规定的时间。该偏离成为随机数要素。在本实施方式中，CPU36使用在其自身与***设备之间的数据通信中产生的随机数要素来生成随机数。

在本实施方式中，CPU36为了生成随机数而进行数据通信的通信对象的***设备为闪存37。CPU36在各种时刻访问闪存37来指示存储内容的读出、写入、消除等的各种处理。若闪存37从CPU36接受各种指示，则根据该指示来执行处理。在闪存37的处理执行中，CPU36也适当地访问闪存37来确认处理状况、发送所需的数据。而且，若在闪存37中指示的处理已完成，则CPU36对闪存37的访问也完成。

从CPU36对闪存37指示各种处理开始到该指示的处理完成从而CPU36对闪存37的访问完成的时间随上述各种重要因素而变化，具有随机数要素。尤其，各种处理中的消除闪存37的存储内容的处理与数据的读出、写入等的其他处理相比，CPU36的访问时间更剧烈地变化，随机性相对最高。

因此，在本实施方式中，CPU36在生成随机数时，要求闪存37消除规定的数据。即，如图8所例示，CPU36在需要生成随机数的规定的时刻（时刻t1），要求闪存37进行处理（即数据消除）。此外，CPU36使循环计数器始终动作这点与第一实施方式相同。

CPU36在向闪存37要求处理后，适当地访问闪存37并进行数据消除。若在时刻t2通过在闪存37中结束数据消除并向CPU36发送完成响应来完成CPU36对闪存37的访问，则取得该时刻t2的循环计数器的计数值K1并将其设为随机数。

在本实施方式中，使用图9的流程图对电机控制微机32的CPU36所执行的随机数生成处理进行说明。此外，CPU36与图9的随机数生成处理并行地，与第一实施方式相同地，执行图3的主侧循环计数处理，而持续实施循环计数器的计数动作。

若电机控制微机32的CPU36开始图9所示的随机数生成处理，则在S310中指示闪存37消除规定的数据。在S320中判断消除是否完成，在消除完成之前反复进行该S320的判断处理。

若根据来自闪存37的完成响应而判断为数据消除完成（访问完成），则在S330中取得当前的循环计数器的计数值K，并将该取得的计数值K作为随机数而保持。

此外，在像第一实施方式那样地为了生成所希望的随机数而需要多个一个字节的随机数的情况下，CPU36对闪存37进行所需次数的数据消除指示即可。或者，也可以在从对闪存37的访问开始到访问完成期间多次取得计数值K，并使用该多次取得的计数值K生成所希望的随机数。

如以上说明那样，在本实施方式中，在电动工具3的电机控制微机32中，CPU36利用与***设备的数据通信来生成随机数。特别是在本实施方式中，采用闪存37作为随机数生成用的***设备，利用对闪存37指示数据消除的情况下的访问时间所具有的随机数要素来生成随机数。因此，在本实施方式中也能够通过简单的结构进来产生随机性较高的随机数。

此外，CPU36为了生成随机数而要求闪存37进行的处理不限于数据消除，也可以是例如数据读出、数据写入等其他处理。另外，CPU36为了生成随机数而要求处理的要求对象的***设备也可以是闪存37以外的其他***设备。

另外，在CPU36要求***设备进行多次处理的情况下，要求的每次处理内容不必一定是相同的内容，也可以是不同的内容。例如，也可以是第一次为数据消除要求、第二次为数据写入要求、第三次为数据读出要求的不同处理。

［第四实施方式］

接下来，对本发明的第四实施方式进行说明。在本实施方式中也使用图1所示的第一实施方式的电池组1与电动工具3的连接结构进行说明。本实施方式的随机数产生装置也作为电动工具3的一个功能而被实现。但是，在第一实施方式中，如图2所示，主侧每次接收一个字节的来自从侧的响应数据就取得循环计数器的计数值K，与此相对地，在本实施方式中，主侧基于来自从侧的响应数据的接收电压电平的变化来取得计数值K。

即，来自从侧的响应数据在电气上作为高电平（以下称为“H电平”）和低电平（以下称为“L电平”）这两个电压电平的变化而被接收。因此，主侧监视该接收电压电平的变化，对接收电压电平从H电平向L电平的变化（以下称为“H→L边沿变化”）进行计数。而且，每当该计数值成为偶数，便取得该成为偶数时的循环计数器的计数值K。

具体而言，如图10所例示的那样，主侧在时刻t10开始接收响应数据后，检测响应数据的H→L边沿变化并对其次数进行计数。若在时刻t11发生第二次的H→L边沿变化，则取得并保持该循环计数器在时刻t11的计数值K11。然后，若在时刻t12发生第四次的H→L边沿变化，则取得并保持循环计数器在该时刻t12的计数值K12。

同样，在发生第六次的H→L边沿变化的时刻t13取得并保持循环计数器的计数值K13，在发生第八次的H→L边沿变化的时刻t14取得并保持循环计数器的计数值K14，在发生第十次的H→L边沿变化的时刻t15取得并保持循环计数器的计数值K15。主侧以与第一实施方式相同的要领而使用取得的共计五个计数值K11～K15来生成一个随机数。即，可以将各计数值K11～K15组合而生成一个或者多个随机数，也可以分别单独地将各计数值K11～K15作为随机数。

在本实施方式中，使用图11的流程图对电机控制微机32的CPU36所执行的主侧随机数生成处理进行说明。若电机控制微机32的CPU36开始图11所示的主侧随机数生成处理后，则在S410中判断发送完成标志是否处于设置中。如果已设置发送完成标志则进入S450，而在未设置发送完成标志的情况下进入S420，对从侧发送随机数生成用的规定的数据。S420～S440的处理与第一实施方式中的图4的S120～S140的处理相同，若向从侧的数据发送完成，则设置发送完成标志（S440）。

若在S410中由于已设置发送标志而进入S450，则判断是否检测到响应数据的接收电压电平的H→L边沿变化。在未检测到H→L边沿变化的情况下返回S410，而在检测到H→L边沿变化的情况下进入S460。

在S460中判断从响应数据接收开始时的H→L边沿变化的检测次数是否为第偶数次。在不是第偶数次的情况下返回S410，而在是第偶数次的情况下进入S470，取得当前的循环计数器的计数值K并将该取得的计数值K作为随机数而保持。在S480中，与图4的S170相同地，判断需要量的随机数是否生成完毕。在尚未生成需要量的随机数的情况下返回S410。在S480中，在判断为已生成需要量的随机数的情况下，在S490中清除发送完成标志并结束该主侧随机数生成处理。

这样，在本实施方式中，主侧在每当偶数次发生来自从侧的响应数据的H→L边沿变化时取得此时的计数值K来生成随机数。因此，若不是将响应数据设为预先决定的数据，而是将其设为根据响应时的从侧的状态等而变化的数据，则响应数据本身也产生随机数要素。换言之，除了从主侧向从侧发送数据到接收响应数据的响应时间的随机数要素以外，还有响应数据本身的变化（不确定性）所引起的随机数要素。

因此，与第一、第二实施方式相比，本实施方式的主侧能够产生随机性更高的随机数。

此外，作为包含随机数要素的响应数据，例如考虑表示电池10的电压、各电池单元26～29的单元电压等的数据。另外，如上述那样每当偶数次发生响应数据的H→L边沿变化时取得计数值K只是一个例子，也可以在每当奇数次发生时取得，也可以每当H→L边沿变化发生规定次数时取得。另外，不是检测H→L边沿变化的发生次数、而是相反地检测响应数据从L电平向H电平变化的时刻并基于该检测次数而取得计数值K也可以。只要能够基于响应数据的电压电平变化来适当地设定计数值K的取得时刻，就可考虑多种该具体的取得时刻的设定方法。

［其他实施方式］

（1）在上述第一、第二实施方式中，从主侧发送随机数生成用的特定的数据，从侧针对该数据进行响应，从而产生随机数，但从主侧发送的数据不必一定是随机数生成用的特定的数据。只要是从侧针对发送的数据返回响应那样的发送数据，就能够发送各种发送数据来产生随机数。

从侧针对来自主侧的发送数据发送的响应数据的内容、形式（格式）等也不限于上述例子。只要能够在主侧基于来自从侧的响应数据在适当的时刻取得所需个数的计数值K，从侧就能够发送各种内容、格式的响应数据。

（2）能够适当地决定在来自从侧的响应数据的接收中，主侧在哪个时刻取得循环计数器的计数值K。例如，除了上述各实施方式的例子以外，也可以在接收开始时取得，也可以在接收完成后的规定的时刻（例如从接收完成开始经过规定时间后）取得。

在需要多个计数值K的情况下，也能够适当地决定分别在哪个时刻、以什么样的时间间隔来取得多个计数值K。例如，在第一实施方式中，在针对一个发送数据返回的一个响应数据整体中分多次（上述例子中为每接收一个字节）来取得所需个数的计数值K，但不必一定需要在一个响应数据的接收中取得全部所需个数的计数值K。也可以通过多次发送发送数据并多次接收针对它们的响应数据来整体取得所需个数的计数值K。例如，从一个响应数据只取得一个计数值K，如果需要多个计数值K，则也可以发送该多个量的发送数据并在每次返回响应数据时依次取得计数值K。

上述各实施方式中的计数值K的取得时刻只是一个例子。只要能够基于来自从侧的响应数据决定取得时刻来取得计数值K，则可以在任意时刻取得，也能够适当地决定为了产生一个随机数而使用几个响应数据。

（3）作为产生比特数大于循环计数器的比特数（上述例子中为一个字节）的随机数的方法，上述实施方式中示出了取得所需个数的一个字节的循环计数器的计数值K并将它们组合而生成一个随机数的方法，但这也只是一个例子。例如，也可以使用能够对与产生的随机数的比特数相同或应产生的随机数的比特数以上的比特数进行计数的计数器。

能够适当地决定为了产生某一比特数的随机数而使用什么样的比特数的计数器、或者使用几个计数值K、在从多个计数值K产生一个随机数的情况下将多个计数值K怎样组合等。

（4）在上述实施方式中，将循环计数器构成为CPU的软件计时器，但这只是一个例子。例如也可以利用硬件计时器构成循环计数器，不特别地限定循环计数器的具体结构。

（5）从从侧发送的响应数据本身不必一定是数字数据，也可以是模拟信号。在从从侧发送的响应数据为模拟信号的情况下，例如在主侧的微机内对该模拟信号进行AD转换，主侧处理该AD转换后的响应数据也可以。

（6）循环计数器的动作开始时刻不必一定是CPU的动作开始时，例如也可以是从CPU动作开始到开始数据发送的期间的规定的时刻，也可以是数据发送中的规定的时刻，也可以是从数据发送完成经过规定时间后等。但是，为了产生具有更优异的随机性随机数，可以早于开始接收来自从侧的响应数据的时刻，更优选在数据发送开始时以前。

另外，不必一定使循环计数器始终动作。例如，也可以以在需要时（即需要生成随机数时）开始计数动作、在生成所需的随机数后停止动作的方式根据需要来切换动作、非动作。

（7）在上述实施方式中，示出了在电动工具3安装有电池组1的例子（参照图1）、在适配器5安装有电池组1的例子（参照图6），但这些设备的组合只是一个例子。

例如图12所示，能够将本发明应用于在充电器7安装电池组1的例子。在图12中，电池组1与图1相同。充电器7是用于对电池组1的电池10充电的设备。

图12所示的充电器7具备整流电路71、充电用开关电源电路72、充电控制微机73、控制用电源电路74、正极侧端子81、负极侧端子82、通用通信端子83、以及充电控制通信端子85。

整流电路71将从工业电源等交流（AC）电源供给的交流电压整流，其整流输出被输出至充电用开关电源电路72以及控制用电源电路74。充电用开关电源电路72是基于来自整流电路71的输出而生成对电池10的直流的充电电力的开关电源电路，被充电控制微机73驱动控制。控制用电源电路74是基于来自整流电路71的输出而生成规定的控制电压的开关电源电路。由该控制用电源电路74生成的控制电压成为充电控制微机73的动作用电源。

充电控制微机73与电池组1内的电池控制微机12相同，由具备CPU76、闪存77等的微型计算机构成。充电控制微机73若在开始充电控制后经由充电控制通信端子85从电池组1的电池控制微机12接收充电完成信号，则停止充电控制。另外，充电控制微机73构成为，能够经由通用通信端子83与电池组1的电池控制微机12进行数据通信。

在这样的结构的基础上，充电控制微机73还具有认证电池组1是否正规品的电池组认证功能。充电控制微机73在通过电池组认证功能判断为电池组1正规品的情况下，进行电池10的充电控制。

充电控制微机73的电池组认证功能与第一实施方式的电动工具3的电池组认证功能相同。即，充电控制微机73的CPU76为主侧，电池控制微机12的CPU16为从侧，在主侧-从侧之间进行与第一实施方式相同的数据通信来生成随机数。而且，使用该生成的随机数进行电池组的认证。

这样，在充电器7与电池组1的组合中，充电器7侧成为主侧，电池组1侧成为从侧，也能够与第一实施方式相同地在主侧进行随机数的生成。本发明也能够应用于除了上述的各种设备的组合以外的情况。

（8）在上述各实施方式中示出了CPU通过软件处理而实现主侧的功能的结构，但不必一定通过软件处理而实现主侧的功能。也可以通过硬件而实现主侧的一部分或者全部功能。

（9）在第三实施方式中，作为通过单一设备内的数据通信来生成随机数的例子，示出了电池组1内的电池控制微机12与监视IC11之间的数据通信，但这只是一个例子。也能够在电池组1以外的其他设备中使用该机器内的数据通信来生成随机数。

（10）除了上述实施方式的例子以外，也考虑多种将多个计数值K组合来生成一个随机数时的随机数生成规则。例如，也可以与第一实施方式相反，将取得的计数值K在MSB侧排列。另外，也可以例如通过进行使用了多个计数值K的规定的运算来生成一个随机数。

Claims (11)

1.一种随机数产生装置，其特征在于，具备：

处理要求部，其针对处理要求对象要求规定的处理；

接收部，其接收来自所述处理要求对象的针对所述要求的响应；

计数部，其是以规定周期进行使计数值增加或者减少的计数动作的计数部，所述计数部至少在从接收所述响应之前开始所述计数动作；以及

随机数生成部，在所述响应的接收开始后，所述随机数生成部在至少一个规定的取得时刻取得所述计数部的计数值，而使用其取得的至少一个计数值来生成随机数。

2.根据权利要求1所述的随机数产生装置，其特征在于，

所述至少一个取得时刻中的一个为所述响应的接收已完成的时刻。

3.根据权利要求1或2所述的随机数产生装置，其特征在于，

设定有多个所述取得时刻，

所述随机数生成部按多个所述取得时刻的每一个来取得在该取得时刻的所述计数部的计数值，并使用其取得的多个计数值来生成随机数。

4.根据权利要求3所述的随机数产生装置，其特征在于，

所述随机数生成部按照使用了所述多个计数值中的至少两个以上的规定的随机数生成规则来生成一个随机数。

5.根据权利要求3或4所述的随机数产生装置，其特征在于，

在从所述响应的接收开始到完成为止的接收期间内，分别设定所述多个取得时刻。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的随机数产生装置，其特征在于，

所述处理要求部通过发送规定的发送数据来进行所述处理的要求，

所述接收部接收来自所述处理要求对象的针对所述发送数据的所述响应亦即规定比特数的接收数据，

所述至少一个取得时刻是指，在所述接收数据的接收开始后，按构成该接收数据的各比特的数据的各接收时刻中的每一所述取得时刻而预先决定的时刻。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的随机数产生装置，其特征在于，

该随机数产生装置搭载于具有规定的功能的电气设备，

所述处理要求对象是与所述电气设备连接而被使用的连接设备。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的随机数产生装置，其特征在于，

该随机数产生装置搭载于具有规定的功能的电气设备，

所述处理要求对象设置在所述电气设备内。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的随机数产生装置，其特征在于，

具备具有CPU的微型计算机，

该随机数产生装置所具备的所述各部通过所述CPU执行规定的程序而实现。

10.根据权利要求1～6中任一项所述的随机数产生装置，其特征在于，

具备具有CPU的微型计算机，

该随机数产生装置所具备的所述各部通过所述CPU执行规定的程序而实现，

所述处理要求对象是在所述微型计算机内与所述CPU进行通信的***设备。

11.根据权利要求10所述的随机数产生装置，其特征在于，

所述***设备是存储内容能够被改写的存储器，

所述处理要求部要求与所述存储器的存储内容相关的规定的处理，

以接收到在所述存储器中所述被要求的处理已完成的情况下作为所述响应而从所述存储器输出的信号的时刻为基准，来设定所述至少一个取得时刻中的一个。

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