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）

& ~& O- g/ ^  G  {

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

* l" k+ T' o, ]6 Y; U0 J- P

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;
   ; l( {' i2 |1 e5 D0 r3 v, E
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

) u2 ]. ]' R( e$ m& ^" C  S4 m5 b

/ ~" n4 B% ^+ @2 \: t4 E' ]

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）

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

( j9 i$ F- v8 L: E/ I

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,
   
2.                                    uint32_t Timeout);
   / x( k1 L- j7 x" {0 s& |6 l  s
3. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output,
   * U& A0 c* C7 K4 r4 ^6 G
4.                                    uint32_t Timeout);
   & T- U: j* v4 w) v/ {8 B9 M3 E
5. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   
6. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   9 o& {0 o. _$ U
7. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_DMA(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   
8. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_DMA(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);

复制代码

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

/ t! W1 C, x5 h8 p

今天我们的测试的是最基础的阻塞加解密函数

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. 
   
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
   ' `# p; |% q" E6 g
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   # g! j' r2 |* M+ y* o; E9 i
8. {
   
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   
10. };
    
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    
13. {
    
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    
15. };
    6 F2 V1 {6 E( ~& O: R
16. 
    ; j% g. w, T3 v; F7 O7 A  b6 A, i2 D
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    2 X; L/ j2 ~5 O  l& H
19. {
    7 p, o! D6 {4 Y# e  ~, Z
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    : @  T+ {6 T8 G9 ]
21. };
    6 g1 C9 i6 a7 _; p7 ~- |% D
22. /* AES ECB使用cube默认128bit秘钥加密后的秘文 */
    9 [/ R+ D9 |6 A
23. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_cubeDefault_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
24. {
    & D0 ^$ ~* Q6 J8 {* M
25.   0x7ACA0FD9, 0xBCD6EC7C, 0x9F974666, 0x16E6A282
    - a, X9 U! X8 b9 N7 ?2 U- F
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 F- Q  J- Z6 A: G3 u' n* w
3. /* AES加解密数据的长度（byte） */
   & S% O% E2 b* G) H2 w  K4 U7 `* }
4. #define AES_DATA_SIZE_BYTE 16
   
5. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   3 l9 j3 O+ L' S; J
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
     o# m3 R: q7 q) z  j
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   : G6 e4 q8 f7 V% R5 M  ~
8. #define AES_KEY_SIZE_BIT 128
   0 ~9 ^% \" m" E- N
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)
   + ~7 W* [1 Q, b
2. {
   
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   + `% x6 u2 ?9 b2 A
4.   {
   ; o- U/ q" _- N7 L4 L
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   ( k. f6 ?% d4 G9 e7 Z$ S; a
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   6 l: r5 ?& `2 e7 L: W  C
9.     pData++;
   
10.   }
    
11.   printf("\r\n");
    ' l2 k# v# O5 u
12. }
    - {7 O+ O& H( G7 V" U' t
13. 
    3 K6 l. |6 t. h/ n" p
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    
15. {
    ! D) U: y9 y+ a) c' T
16.   printf("plainText = ");
    
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    9 l; b9 ]8 c# f& W
18. 
    $ X8 F! }" Z5 B9 v4 v
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    
20.   {
    
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    
24.   }
    . j0 L  T* A  S, s/ V8 _
25.   else
    
26.   {
    , W. j3 m5 Q) v# w! a
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    
28.     Error_Handler();
    
29.   }
    # K: `7 x' C" w( T4 J
30.   printf("\r\n");
    
31. }
    
32. 
    6 F3 a% y( K: ]" ^& P) w6 [- f
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    : k3 O9 k: y( q' \9 G) j9 @
34. {
    - f6 ]0 [+ q# \3 V* T8 M
35.   printf("cipherText = ");
    
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    
37. 
    5 w4 i5 c* P. M( Y. Q
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    0 r4 A6 C% z5 D2 D" C
39.   {
    2 T* {% g* A% W# V2 }9 ^
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    
41.     printf("Computed_plainText = ");
    4 r8 O) m+ g- r
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    & c3 b- j6 D3 `3 z7 F* Z
43.   }
    
44.   else
    ; w; }, ~+ C; R! Z
45.   {
    $ s( ?+ I8 v0 D; O" S+ D8 Y3 U1 Z
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    & q3 z/ |. r+ `$ ^+ |- Z, u
47.     Error_Handler();
    ; U* C5 ~7 z0 q* K0 F9 S
48.   }
    0 Q5 m% q/ ]# D$ L$ U
49.   printf("\r\n");
    
50. }

复制代码

+ s" I) G' U) b& e# g! C

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]);
   
3.   printf("AES ECB use cubeDefault key 128Bit dencrypt test\r\n");
   0 t- E4 v9 m1 f1 {1 K' q5 e1 _
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. {
   * X0 g8 T9 Y7 u
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)
   
6.   {
   " _4 J0 _7 s7 v' ~
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   1 i' K5 b2 u- {1 P
9.   }
   
10. 
    
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    9 L% D6 x8 o( j. f7 K3 ]
13. 
    ; U( W7 S  K' J* ], X5 `- \
14.   /* 再次初始化 */
    5 H3 h/ @% F' u
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    . [; C/ k6 b& d% Q6 _2 Y. F( M
16.   {
    
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
18.     Error_Handler();
    * j0 I& m4 x  ~0 s" F( u
19.   }
    1 W' j" O# e7 `( V+ Z: r9 c
20.   printf("\r\n");
    
21. }

复制代码

  b! P, v1 U& h; j1 C; x& i/ ~
+ S9 K' x8 I( _9 `

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");
   
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   2 O' |* `$ @/ T
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   * ~9 X$ _5 o: t! C1 x3 O" E
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

6 s- _& L& f; L/ G+ C7 ~

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 */
   & f' m' r8 m% A1 _) p% D0 S
2. uint32_t AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
   
3. {
   ( B) ]7 E; K8 _+ _2 s" I& m8 J2 M9 ]
4.   0xFCDBC004, 0xEB4CA8BB, 0x60F4C4A8, 0xC2B9E783
   & f) l7 C8 ?; o7 g
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. {
   0 y2 m% C" |* U, G# B% s
3.   printf("change to AES CBC mode\r\n");
   1 w3 _: \0 a. f9 O
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   ( \: C$ E2 E5 M
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   - x' ^" v5 H& V, V. i# H4 q
9.   }
   
10. 
    
11.   /* 修改为CBC模式 */
      ~+ o8 i& [0 p' d# N
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    
13.   /* 设置IV */
    8 j( Q5 e- S: S6 R
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
      c7 `& K7 ^% `5 O
15. 
    
16.   /* 再次初始化 */
    
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
18.   {
    0 j( Z# U( ~4 S# a
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    - L0 \$ b2 [! Q' I* G
20.     Error_Handler();
    : f, G3 }0 |5 C5 @. W
21.   }
    
22.   printf("\r\n");
    2 K. z# n9 ]" J' E, q! o$ R
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. 
   
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   + A0 e0 I: G+ Q
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   * E4 X! d' h: ~! p; ^: O. w5 ^
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   ; G0 {# C4 m) O( z
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。

' [( U2 i; d( g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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9 m* b+ T' h7 d7 D

赞，用心了
5 B( G$ h1 G2 V5 |

好详细啊👍