// Set up potentiometer pin
#define POT_PIN A3

// Set up clock out pin
#define CLC_OUT 9

// Set up free pin (для ловли наводок)
#define FREE_PIN A1

// Set up random out pin (выход данных)
#define RANDOM_OUT 10

// Set up MFM out pin (выход МЧМ)
#define MFM_OUT 2

 int RND = 0;    // текущий бит данных
 int RND_OLD = 0; // предыдущий бит данных
 unsigned int POT = 20;     // полпериода в микросекундах
 int MFM = 0;   // текущий бит МЧМ

 unsigned int arr[100];  // массив случайных чисел
 int i=0;
 int j=0;

 unsigned long time;


 void setup() {
  // put your setup code here, to run once:

// Set ADC mode
  // Регистр настройки мультиплексора
     ADMUX  = 0b01000011; // 0B0100011 - опорное Uпит (первые 01), 10 bit (3-й 0), A3 (последние 0011)
  // Регистр статуса и контроля
     ADCSRA = 0b11110011; // CLK/8 - ускоряем АЦП - в 8 раз ниже частоты процессора (32/8=4МГц)

// Set up pins as input
  pinMode(POT_PIN, INPUT);
  pinMode(FREE_PIN, INPUT);

// Set up pins as outputs
  pinMode(CLC_OUT, OUTPUT);
  pinMode(RANDOM_OUT, OUTPUT);
  pinMode(MFM_OUT, OUTPUT);

  digitalWrite(MFM_OUT, MFM);

  randomSeed(analogRead(FREE_PIN));

  // для пинов 9 и 10 (таймер1) - для 10 кГц вроде не обязательно
  // TCCR1A = 0b00000001;  // 8bit
  // TCCR1B = 0b00001001;  // x1 fast pwm - 62.5 кГц - для UNO и 125 кГц - для LGT8F328P

  time = micros();
 
}


  // Main loop - put your main code here, to run repeatedly:

  void loop() {  // до 30 кГц без задержек на random и ускорением чтения потенциометра

  for(i = 0; i < 100; i++){ // в массиве будет 100 элементов    //
  arr[i] = random(65536); // заполним массив случайными числами   // Чтобы потом в цикле не вносить задержек
  }
 
  while(true){   // бесконечный цикл для основной программы


     while(micros()-time < POT+10){
     }
    time = micros();

  digitalWrite(CLC_OUT, HIGH);  // переключаем СLC на HIGH - тактовая частота, желателен меандр

  RND = bitRead(arr[i], j);             // чтение битов массива

    digitalWrite(RANDOM_OUT, RND);          // вывод случайных данных на 10-й пин

  if (RND < 1 && RND_OLD < 1) digitalWrite(MFM_OUT, !digitalRead(MFM_OUT)); // смена логического уровня МФМ в начале 
                                                                           // бита данных, если второй 0 подряд
                   
   j=j+1;           //
   if(j > 15) {     // последовательное чтение
   j = 0;           // битов из массива
   i=i+1;           // (быстрее, чем random (2))
   }                 //     
   if(i > 99) i = 0;

   // POT = analogRead(POT_PIN);        // чтение потенциометра
   // POT = map(POT, 20, 1000, 1, 512); // масштабируем до диапазона 1 ... 512
   // POT = constrain(POT, 1, 512);     // ограничиваем диапазон, чтобы исключить выбросы

       while(micros()-time < POT+10){
     }
    time = micros();

  digitalWrite(CLC_OUT, LOW); // переключаем СLC на LOW - тактовая частота, желателен меандр

  if (RND > 0) digitalWrite(MFM_OUT, !digitalRead(MFM_OUT));  // переход уровня МФМ при 1 данных по спаду CLC -
                   // в середине бита, т.е. CLC должен быть меандром
    RND_OLD = RND;
   
    //  POT = analogRead(POT_PIN);   //
    // POT = map(POT, 20, 1000, 1, 512);  // 25 мкс
    // POT = constrain(POT, 1, 512);    // поэтому пока отключил

   } // закрыли while

} // закрыли loop

// Set up clock out pin
 #define CLC_OUT 8   // PORTB нулевой бит PBO

 unsigned long time;

 void setup() {

// Set up pins as outputs
  pinMode(CLC_OUT, OUTPUT);

  time = micros();

}

  void loop() {

   label:

   PORTB |= (1 << 0);

   while(micros()-time < 20){
   }

   time = micros();

   PORTB &= ~(1 << 0);

   while(micros()-time < 20){
   }

   time = micros();

   goto label;

} // закрыли loop

// Получение последовательности псевдослучайных данных с регулируемой внешним потенциометром
// стабильной частотой (без джиттера) от 900 Гц до 20 кГц.

// Set up potentiometer pin
 #define POT_PIN A3

// Set up clock out pin
 #define CLC_OUT 9      // PORTB первый бит PB1

// Set up random out pin (выход данных)
 #define RANDOM_OUT 10  // PORTB второй бит PB2

 byte RND = 0;          // текущий бит данных

 int GEN=650;
 bool XOR=1;

 unsigned int POT = 10;
 // unsigned int m=30; // считал, что 20 мкс - это 160 тактов при частоте 8 МГц, но получилось 30 (?)
 // unsigned int POT_PLUS = POT + m; // добавка для выравнивания меандра

 unsigned int l=0;

 void setup() {

// Set up pins as input
  pinMode(POT_PIN, INPUT);

// Set up pins as outputs
  pinMode(CLC_OUT, OUTPUT);
  pinMode(RANDOM_OUT, OUTPUT);

 }

   void loop() {

   noInterrupts();

   label:               // до метки заполнялся массив случайных данных, пришлось убрать

   XOR=bitRead(GEN, 14)^bitRead(GEN, 13);  //
   GEN=GEN<<1;               // псевдослучайная последовательность на переменной GEN (аналог LFSR)
   bitWrite(GEN, 0, XOR);         // более стабильная, чем random (фронты CLC не дрожат)

   RND=bitRead(GEN, 15);         // "случайные" биты данных

   // RND = analogRead(A1)&0b1;            // 23-24 мкс, тоже без джиттера, но нужен шум на А1

   PORTB |= (1 << 1);                      // фронт CLC

   // Вывод данных

   // digitalWrite(RANDOM_OUT, RND);       // вывод данных на 10-й пин - около 3 мкс, сильный джиттер

   if (RND < 1) PORTB &= ~(1 << 2); // установить 0 в бите 2 (10-й пин), всего за пару микросекунд
   else PORTB |= (1 << 2);          // установить 1 в бите 2 (10-й пин)


   POT = analogRead(POT_PIN);              // "чтение" потенциометра - 23-24 мкс

   POT=POT/4*3;               // уменьшил, чтобы приблизить мин. частоту к 1 кГц

   for (l = 0; l < POT; l++) {             // задержка, определяемая потенциометром
   asm ("nop");
   }

   PORTB &= ~(1 << 1);                     // спад CLC

   for (l = 0; l < POT+30; l++) {          // добавка +30, чтобы приблизить CLC к меандру (не обязательно)
   asm ("nop");
   }

   goto label;

   interrupts();

} // закрыли loop

 
.
.
.
 PORTD |= (1 << 2);                  // фронт CLC

   if (RND < 1) PORTB &= ~(1 << 2); // установить 0 в бите PB2 (10-й пин) // вывод "случайных" данных
   else PORTB |= (1 << 2);               // установить 1 в бите PB2 (10-й пин) // пара микросекунд

    // int dat = (PINB & (1 << 3));      // не удлиняет период

    int dat = digitalRead(RANDOM_IN);  // плюс ещё пара микросекунд - чуть удлиняет период

   if (dat < 1) PORTD &= ~(1 << 5);   // установить 0 в бите PD5 (5-й пин) - трансляция c 3-го бита PB
   else PORTD |= (1 << 5);                // установить 1 в бите PD5 (5-й пин)

.
.
.