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。

3 D$ ~3 o! q( ~* K8 J$ p

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）

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）

8 J0 E  l: |/ F) f) Z1 Y! s

最后点击右上角生成代码

) g9 }( P% @% b! E5 u* ?

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;
   
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

" A0 ?7 y) t; P* ~' A- N

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）

2 e! H: F1 h6 R6 b* R  r+ _( q

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

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);
   
3. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output,
   + M8 P- V$ \+ ~8 l3 s
4.                                    uint32_t Timeout);
   ; l+ h6 a. ?! J" K* @! s0 ?
5. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   0 _7 K: i$ r/ \% x
6. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   2 W) a$ v, A' ?! J
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

1 t1 F4 |3 k: ?

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

( R. t' [' \! M9 m

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];
   ' K- p7 K4 {1 K/ a$ X8 f
5. 
   
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
   % s3 E0 |7 c+ c) {3 `
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   
8. {
   
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   
10. };
    
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    
13. {
    : f& ~# K" R1 i5 E
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    # @0 l& o$ ?- H+ \
15. };
    : B1 y. B; D3 |4 \2 l
16. 
    2 R& }3 t1 V* R& x( }! R
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    # P; m; ^; b2 M- `% @- N; V8 y. \
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
19. {
    
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    ( p5 a# a6 ]# D. Q' Z9 I
21. };
    
22. /* AES ECB使用cube默认128bit秘钥加密后的秘文 */
    3 o3 P7 f' Z8 K- s  Z
23. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_cubeDefault_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    # n0 ]; y/ s0 w* ^2 l# U6 _" f% l
24. {
    4 u/ N! B2 L7 L/ W
25.   0x7ACA0FD9, 0xBCD6EC7C, 0x9F974666, 0x16E6A282
    % l: b* S6 E7 k- t
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） */
   % k8 ]8 K: j7 b
4. #define AES_DATA_SIZE_BYTE 16
   
5. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   0 q# t& N9 p4 a0 A% K* M: _
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   . ?$ T$ A( t. P: m6 q( D7 U/ ]/ I8 S
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） */
   # A9 w" \! A. A
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)
   * Q$ F5 s) q1 A& H$ p8 H
2. {
   
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   + [4 V+ W" q: n$ R
4.   {
   
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   ( N: c; R7 X, g# {* m
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   , ~! m# l2 J6 |2 q3 E! O( L
9.     pData++;
   ( h6 k. |5 |! w6 l# Q
10.   }
    
11.   printf("\r\n");
    
12. }
    
13. 
    
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    4 r. ^% c; p$ W8 c, T0 u) x+ @; g
15. {
    ( C; X& T; A) J' Z
16.   printf("plainText = ");
    9 O% x. N' @- v+ x3 T# V6 {) J* j
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    1 w# `1 @0 X7 T3 I' a
18. 
    % P1 s& o( l  X# p$ k- u
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    * W" l# v2 S8 Q. }. M0 H$ |! R5 i( ^
20.   {
    6 {% C3 @  ^  F/ B
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    * w; F- s" D9 t1 @
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    " Z. i9 P; e& ~  m4 p) P
24.   }
      S9 |( `! W1 T2 J* w
25.   else
    
26.   {
    
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    
28.     Error_Handler();
    
29.   }
    8 ?: _/ S9 ~4 W' H9 L0 f& k
30.   printf("\r\n");
    
31. }
    2 W! N' E6 b  n+ ]. _
32. 
    
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    ; X3 q9 T1 Z/ y: R
34. {
    3 U( z* n4 D9 G4 @# O, f0 \
35.   printf("cipherText = ");
    & J3 d- p4 E" w7 H, @8 |5 q0 _# {
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    " J5 `) j( |4 Z8 i" y4 n
37. 
    ( n% R: W& L3 X4 Q, @, k3 |7 @
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");
    ; T* i1 k$ B& l
41.     printf("Computed_plainText = ");
    
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    # l* V1 O( E  T4 u# E2 y( L
43.   }
    
44.   else
    ( @# _( Y0 ]0 V7 X; j
45.   {
    & ^% \' p2 y! S7 ~& H
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    ) x. }% ]/ _5 x. Q/ o2 [$ r: v
47.     Error_Handler();
    1 R; H( a& L4 y. }/ g
48.   }
    0 Z0 j" C/ \: L! O+ d
49.   printf("\r\n");
    
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]);
   0 z) U; U; h- l. e3 Z
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

1 P. t; R4 M4 H! i; z8 f7 a

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. {
   - L7 \! `( h, ?# _
3.   printf("change AES KEY to user_defined_AesKey_128bit\r\n");
   & T! s1 _( s, G: ?5 ], J- Q8 M
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   3 Z7 S: ]) d% n' A  J" P, S, s8 S  |" j
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   9 W; w/ W- _6 D; D- Y0 E
9.   }
   + Z9 O: Z7 X6 Z0 s0 k& ^
10. 
    
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    ' x$ b: N0 @) R) u6 n. X! F- `
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    5 m$ R; d. b. k5 U
13. 
    
14.   /* 再次初始化 */
    6 }" A4 |1 _7 S9 |2 w
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
16.   {
    - Q# c# f- A5 [( N
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    + p4 I! x" E2 {& U8 T; g1 j
18.     Error_Handler();
    
19.   }
    
20.   printf("\r\n");
    3 Z3 }3 ?5 p0 ?' A3 l% L
21. }

复制代码

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();
   5 }4 _4 f8 A* B2 l, k" S
2. 
   
3.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   / S* P. O) _# S% d
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   0 `) Q2 u8 p! O3 k
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

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 */
   $ L0 e- E& a% t# A, C1 j) g
2. uint32_t AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
   
3. {
   6 a, C" p5 m2 V% A$ [+ h+ [! h
4.   0xFCDBC004, 0xEB4CA8BB, 0x60F4C4A8, 0xC2B9E783
   
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");
   . M; `& a! w; o* ^& x9 e) y
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   7 M( g: y' f5 L6 E- S7 z
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   ' x! ^; ]1 K: P* D, A' D
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   
10. 
    0 g4 ]* E. w2 p' O- i3 D" D+ X
11.   /* 修改为CBC模式 */
    
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    
13.   /* 设置IV */
    8 |" _$ E. G- {0 x0 w7 b6 ^" ?
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    + J4 t* q4 N+ v  K/ |
15. 
    
16.   /* 再次初始化 */
    1 r! ^+ k/ w6 h
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    1 t, U' C+ D% z
18.   {
    
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    : Z3 a  }5 q$ e3 H0 z
20.     Error_Handler();
    $ N+ S0 T" {% X
21.   }
    
22.   printf("\r\n");
    
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();
   / p3 q$ V$ N; c2 c) `3 v( e  h
2. 
     g5 ?+ D2 W0 s7 X' z0 A8 w
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   : T1 j, N- N3 Z3 m# X+ \0 h
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   4 {; g4 A7 I  L% `9 T1 C# C5 J
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。

本次工程代码： STM32U0_AES_test.rar (5.21 MB, 下载次数: 1)

2024-5-10 22:54 上传

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( }7 Y- [; L* X% b

赞，用心了
2 ~. F  [( t  ^/ M+ \1 O

好详细啊👍