STM32U08是带硬件AES加解密模块的，硬件加解密的最大优势就是快。

一、cube配置

首先需要在cube中开启AES模块（工程就是上一篇中创建的模板工程）

+ o3 c4 x- k4 ?' n, V7 C

参数这一块主要关注的是加密模式（Data encryption type）、秘钥长度（KeySize）、秘钥（Encryption/Decryption key），其他参数保持默认就可以

其中加密模式支持如下

秘钥长度支持128位、256位

秘钥的值可以在cube中配置，也可以这里保持默认值，回头在代码中重新配置（当然上述的这些参数都可以通过代码再次配置，这个待会实战部分会有介绍）

最后点击右上角生成代码

5 G0 b% G' S8 m/ |. j0 @$ Q8 q! b

二、实战

2.1 AES时钟初始化及函数介绍

先来看一下CUBE自动生成的代码

首先是变量

1. CRYP_HandleTypeDef hcryp;
   9 j  N5 x( S0 Y# P, V% f
2. uint32_t pKeyAES[4] = {0x00000000,0x00000000,0x00000000,0x00000000};

复制代码

这边的pKeyAES就是秘钥，和之前cube中设置的一致（下面的测试中我会尝试更换秘钥）

然后就是AES模块的初始化函数

1. MX_AES_Init();

复制代码

: H1 Q, O3 `& h& r5 w* g

在初始化函数中可以看到，配置了各个参数，和cube中的一致。然后就是调用了初始化，秘钥、加密模式等就是在init时配置进去的，如果需要更换，那就要调用HAL_CRYP_DeInit()，修改配置参数，然后再调用HAL_CRYP_Init()（这个待会儿我也会尝试一下）

7 _0 `4 W% d0 l

在使用加密前，需要在main函数的最一开始就开启AES的时钟

1. __HAL_RCC_AES_CLK_ENABLE();

复制代码

% H( w3 Z8 Y- t0 O/ |  l% {( c0 j

加解密函数只提供了HAL库，对应的有三种方式：阻塞加解密、异步加解密、DMA传输的加解密

具体函数如下

1. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output,
   1 [4 O1 B% p4 w6 T. {# X8 G/ p5 P
2.                                    uint32_t Timeout);
   5 m, c% y7 E+ C( u5 A6 p
3. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output,
   0 Y! X- z% V; e2 F
4.                                    uint32_t Timeout);
   / R# q  J7 c# ?; `- n
5. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   6 L+ A5 G% r' l5 N9 r0 C- q
6. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   * ^% l7 A! r! w
7. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_DMA(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   , Y0 c& S( C1 E" }6 f9 M$ @& A
8. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_DMA(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);

复制代码

2 u& u% Z; u5 V- {9 J& m

这里我再插一嘴，AES是需要加解密数据为16字节的倍数才可以运行，如果你的不是16字节的倍数，那么就需要做一下填充，加解密接口是不提供填充的，需要自己实现

今天我们的测试的是最基础的阻塞加解密函数

7 {$ f9 {) _5 E, t

2.2 AES ECB 128bit加解密测试

我们刚才在cube中默认配置的就是AES ECB，那就可以直接进行加解密的测试

先准备一下明文和对应加密后的秘文，以及存储加解密后结果的数组。待会儿我还有尝试更改秘钥，那么这里就把自定义秘钥相关的也写上

1. /* 计算得到的秘文 */
   
2. uint32_t Computed_Ciphertext[AES_DATA_SIZE];
   
3. /* 计算得到的明文 */
   
4. uint32_t Computed_plainText[AES_DATA_SIZE];
   
5. 
   * F  a% k( i' T8 d1 z( s& w
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
   
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   
8. {
   
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   
10. };
    6 @4 a( \0 e8 Q* h% x4 ~7 e
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    
13. {
    * x# T; J" N' l: ^' O9 T+ O  s
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    
15. };
    2 r& t5 S9 j  F  h3 y, W) N
16. 
    
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    % r; b3 {* T, S: x1 K
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    4 G8 W# Q$ b. u$ ?3 b
19. {
    & Z! l" n* c7 r3 ~$ R
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    " W# t! O4 L' ?; T8 k/ x$ k
21. };
    , B/ p' `  f1 C5 {9 z
22. /* AES ECB使用cube默认128bit秘钥加密后的秘文 */
    * g. N6 Q$ ~6 U7 e: Z1 s
23. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_cubeDefault_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
24. {
    ( e" |. n7 p2 V' o
25.   0x7ACA0FD9, 0xBCD6EC7C, 0x9F974666, 0x16E6A282
    , `( \9 M+ S/ T7 {+ x( Q" h
26. };

复制代码

这里创建数组时要注意，一定要是uint32_t类型的，不然和加解密接口的入参类型不一致，不要尝试使用uint8_t再忽略编译警告，别问我是咋知道的

然后在加一下宏定义

1. /* AES加解密阻塞式函数超时时间 */
   
2. #define AES_TIMEOUT_VALUE 0xFF  //0xFF按以往经验应该是永不超时，但是没测试过。也不清楚小于ff的值与时间的关系。就先这么设置着再说
   
3. /* AES加解密数据的长度（byte） */
   
4. #define AES_DATA_SIZE_BYTE 16
   
5. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   + L+ X( a5 o( W$ {/ a  w: P6 c
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   
8. #define AES_KEY_SIZE_BIT 128
   
9. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   
10. #define AES_KEY_SIZE (AES_KEY_SIZE_BIT / 4)

复制代码

然后写一下AES ECB 128bit秘钥的加解密测试函数以及dump函数

1. void dump_data(uint32_t *pData, uint8_t Size)
   
2. {
   
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   1 K/ D8 o! o1 I9 R3 z$ N" w7 _
4.   {
   % G: e& ^' C* w6 V7 F/ t" P5 O/ {
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   $ N  O1 e5 Q  L$ Q6 U" {% s
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   ! Q6 P" q) m1 W$ U
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   % r0 F6 u/ ~  T, |0 b+ t" d
9.     pData++;
   - v# L3 h1 w$ v% j& x+ T* |
10.   }
    / o" ?0 e% f  H4 H7 Q7 t' P5 d
11.   printf("\r\n");
    
12. }
    
13. 
    + ]* w5 k, k( V
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    . f+ k8 R& S6 F+ G, g
15. {
    
16.   printf("plainText = ");
    
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    0 d  a+ z( ~. w! }3 f6 S' i+ `; \
18. 
    3 ?4 j% v5 y% b* v
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    4 P# B* L8 f% Y3 |" Z2 e( ~% X
20.   {
    
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    1 V" F* g0 `" R6 C1 W' @. l
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    ( L2 @  L- a, ^
24.   }
    ( Y  M  O1 D- R" W* k( B$ s  a  z
25.   else
    & B; H* U6 \. R
26.   {
    2 h9 b6 x$ }  r! Z% M7 M
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    
28.     Error_Handler();
    : Y% f' Y  Z& B
29.   }
    
30.   printf("\r\n");
    
31. }
    
32. 
    
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    
34. {
    9 G7 b( _4 ]* `$ m+ F
35.   printf("cipherText = ");
    
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    ' s* X8 d7 x- q
37. 
    
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    
39.   {
    
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    + s3 y4 A- t0 U) r& ~" A
41.     printf("Computed_plainText = ");
    ) x/ }: D* ~8 `9 m5 [
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    
43.   }
    & {) c7 M4 X6 N  g+ I9 P
44.   else
    8 G, F7 L4 j) G; g+ o5 |7 ]1 u; {
45.   {
    
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    : s4 ~7 c8 U$ V" o& x
47.     Error_Handler();
    0 o! n3 v: }, `9 L
48.   }
    . i, Q$ o' X! s8 \2 x7 @; h. v
49.   printf("\r\n");
    9 R) b( E" r" l6 D" w0 w- ]/ l
50. }

复制代码

然后在main中调用

1.   printf("AES ECB use cubeDefault key 128Bit encrypt test\r\n");
   
2.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   - _- G* ]6 x7 K0 ^3 B
3.   printf("AES ECB use cubeDefault key 128Bit dencrypt test\r\n");
   
4.   AES_dencrypt_test(&AES_ECB_Ciphertext_cubeDefault_128bitKey[0]);

复制代码

编译运行一下，结果如下

和在线工具对比一下，结果一致

接下来尝试更换一下秘钥，再运行加解密

更换秘钥有2种方案，第一是直接对MX_AES_Init中的内容修改，但是因为这里是cube自动生成的，后续cube再生成一次就又变回去了。所以我选择方案二：去初始化，修改参数，再初始化。

改变秘钥函数

1. void change_key_to_user_defined_AesKey_128bit()
   
2. {
   
3.   printf("change AES KEY to user_defined_AesKey_128bit\r\n");
   
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   1 V1 q  n+ @  v+ h  ~0 U
6.   {
   & a* c! G/ t( @. S; z1 S2 R
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   ! i- x. t+ o; ~5 Y
9.   }
   8 r9 C4 X- R$ m* T2 h: {& s9 S
10. 
    
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    0 N+ s3 F6 U+ p4 I( }9 c" B' D
13. 
    
14.   /* 再次初始化 */
    1 d3 i' d5 z+ J0 t
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
16.   {
    ( Z: I5 D# A4 q. p! p
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
18.     Error_Handler();
    , \! M! S! N3 A+ Q8 ^1 z
19.   }
    
20.   printf("\r\n");
    * \, j3 Y; E. c
21. }

复制代码

0 F0 w8 ?: q1 R& n& A

然后在main中调用切换函数，并且再次进行加解密，测试一下更换秘钥是否成功

1.   change_key_to_user_defined_AesKey_128bit();
   
2. 
   
3.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   % `: J$ G5 |0 m" y
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   1 c/ N" U8 O/ M
6.   AES_dencrypt_test(&AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[0]);

复制代码

编译下载运行效果如下

和在线工具对比一下，结果一致

4 C- T5 g4 ~8 O  L+ e

2.2 AES CBC 128bit加解密测试

然后我们把AES模式切换至CBC模式，来进行测试

CBC相比ECB多了一个IV参数，所以我们先把IV的数组准备一下

1. /* AES CBC使用的IV */

复制代码

然后准备一下CBC加密后的结果的数组，回头给解密时使用

1. /* AES CBC使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
   
2. uint32_t AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
   
3. {
   
4.   0xFCDBC004, 0xEB4CA8BB, 0x60F4C4A8, 0xC2B9E783
   : F% F9 X: c& y1 T; C( }' u$ b
5. };

复制代码

写一下切换至CBC模式的函数

1. void change_to_aes_cbc_mode()
   
2. {
   
3.   printf("change to AES CBC mode\r\n");
   4 G7 l3 ^% ^9 L8 q4 u2 f  A& p
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   ( }* \, t6 w; s. f/ o
9.   }
   2 u7 R* W+ E+ ^1 {! g& G! d% ~
10. 
    
11.   /* 修改为CBC模式 */
    " F2 R, K1 v/ `$ s# D
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    " O( G( W# C: W  e
13.   /* 设置IV */
    
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    8 A. o$ z; z  N6 G/ X
15. 
    & W- l1 n, J+ E# {7 [5 g
16.   /* 再次初始化 */
    
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
18.   {
    , c6 q% A& S  A1 T$ a
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    - \5 M9 i* D! }! P) T! w/ L9 M
20.     Error_Handler();
    . N. G$ }4 }7 t# ?/ g. Y
21.   }
    
22.   printf("\r\n");
    5 z9 n1 C" f, ~2 S4 b& S9 m, f* K
23. }

复制代码

在main中调用切换函数，然后进行CBC加解密测试

1.   change_to_aes_cbc_mode();
   
2. 
   ; ^$ s1 y0 _( X+ o7 G. I  r
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   5 T2 W9 Y5 w; ]& w. b( |' E
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   
6.   AES_dencrypt_test(&AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[0]);

复制代码

编译下载，结果如下

和在线工具对比一下，结果一致

三、总结

今天的测试非常成功，都与在线工具结果一致。AES其实还有很多东西，例如使用256bit秘钥、CTR、GCM_GMAC、CCM加解密方式等，由于时间关系我就不一一进行测试了，基本上与就今天的改变秘钥、改变加密方式大同小异，大家可以自行研究。

- \9 J* a" D: c" q本次工程代码： STM32U0_AES_test.rar (5.21 MB, 下载次数: 5)

2024-5-10 22:54 上传

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赞，用心了
) X  _: S, X% t/ P! b

好详细啊👍