STM32H5硬件配置有SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512、HMAC 等更高级的运算硬件加速单元，SHA算法是常用的安全验证算法，在密码、加密等方面较为常用。如果使用单片机进行算法的演算会占用很长的机时，而且效率也较差。本次测试主要是测试SHA256的运算，同时也测试真随机数的生成和CRC16的计算加速等。


% L  `8 }, W0 o) F0 F( H5 r

首先 打开HASH哈希、RNG随机数生成、CRC校验等功能，程序还需要将结果通过串口输出，打开了LED1和USART3端口。

代码生成后进入printf的定义和准备测试数据。

1. 
   - Q4 R+ q* L- d' r/ J$ N2 j! j
2. /* USER CODE BEGIN PTD */
     i# |9 S: P/ |
3. __ALIGN_BEGIN const uint8_t aInput[] __ALIGN_END = "STM32H5 is a high-performance microcontrollers family based on Arm Cortex-M33 32-bit RISC core. It offers native and installable security services.";
   
4. __ALIGN_BEGIN static uint8_t aSHA256Digest[32] __ALIGN_END;
   
5. __ALIGN_BEGIN static uint8_t aExpectSHA256Digest[32] __ALIGN_END = {0x02, 0xfc, 0xa4, 0x29, 0x66, 0x37, 0xc1, 0xb0, 0xc2,
   
6.                                                                     0x8a, 0xbb, 0xe4, 0xc4, 0x15, 0x40, 0xfb, 0x8c, 0x0a,
   2 S8 V% I# L* k. h
7.                                                                     0xb2, 0x48, 0xf1, 0xf9, 0x99, 0xa0, 0x16, 0x81, 0xd1,
   4 z/ @6 @# s4 g
8.                                                                     0xe5, 0x1c, 0x70, 0xfe, 0x7c};
   
9. /* USER CODE END PTD */
   
10. /* USER CODE BEGIN PV */
    
11. __IO uint32_t uwCRCValue = 0;
    
12. __IO uint32_t uwRNGValue = 0;
    * h( @# m' G" x# W
13. /* USER CODE END PV */

复制代码

  e# Y4 t& J! l! v) w9 ~: {准备数据时需要注意HASH算法的结果需要做对齐操作。

初始化程序注意事项：

1. 
   
2. /**
   " j' I8 Y1 N: `1 O+ E; i4 `
3.   * @brief CRC Initialization Function
   
4.   * @param None
   
5.   * @retval None
   
6.   */
   # S; O9 `& M  K$ ]7 g
7. static void MX_CRC_Init(void)
   $ q0 w9 r2 E* l
8. {
   
9. 
   
10.   /* USER CODE BEGIN CRC_Init 0 */
    . `# F) Q0 V7 T8 k- z/ T* |4 e/ ], h
11. 
    & Z/ Y  s" k$ v6 N) I( F6 g" z7 S
12.   /* USER CODE END CRC_Init 0 */
    - b6 z5 W) ?, q% V& u
13. 
    ( V! n6 e- e- g1 B8 w
14.   /* USER CODE BEGIN CRC_Init 1 */
    4 f7 v0 H/ @4 o2 O0 o  b7 ]' q7 y
15. 
    
16.   /* USER CODE END CRC_Init 1 */
    " Y4 M& q, `. w" |- D: b1 P3 K- N
17.   hcrc.Instance = CRC;
    # k; J5 H: i  h$ J- }$ ^4 Q" I. b
18.   hcrc.Init.CRCLength = CRC_POLYLENGTH_16B; //as I have a 16bit polynome
    4 d' W; o  j( F& F
19.   hcrc.Init.DefaultPolynomialUse = DEFAULT_POLYNOMIAL_ENABLE;
      _& m3 o/ @: ^- Q+ `
20.   hcrc.Init.DefaultInitValueUse = DEFAULT_INIT_VALUE_ENABLE;
    ( X0 E  P, R) e/ R7 h  R
21.   hcrc.Init.InputDataInversionMode = CRC_INPUTDATA_INVERSION_NONE;
    
22.   hcrc.Init.OutputDataInversionMode = CRC_OUTPUTDATA_INVERSION_DISABLE;
    
23.   hcrc.InputDataFormat = CRC_INPUTDATA_FORMAT_BYTES;
    & z8 b. z! q# d/ [9 ^" i$ b/ q$ [5 w
24.   if (HAL_CRC_Init(&hcrc) != HAL_OK)
    
25.   {
    ' t! ~' Y2 w6 V( s
26.     Error_Handler();
    ( M2 t* C. K0 y" K  J
27.   }
    - z' m8 P( b5 y, i% V: o9 A
28.   /* USER CODE BEGIN CRC_Init 2 */
    ! U8 `# e: A1 N
29. 
    - D0 M3 ], O2 ^1 v
30.   /* USER CODE END CRC_Init 2 */
    
31. 
    
32. }

复制代码

CRC程序位数的设置通过hcrc.Init.CRCLength = CRC_POLYLENGTH_16B; //as I have a 16bit polynome 达成，如果使用其它的位数需更换定义。默认是32B，如果使用自定义的“校验和式”通过 hcrc.Init.GeneratingPolynomial=进行定义，这个CRC功能非常完善。

1. 
   : Z; m2 y* ]" C) s2 }0 I
2. /**
   
3.   * @brief HASH Initialization Function
   
4.   * @param None
   , _" g# v. M- _8 g& S" H: o! l
5.   * @retval None
   
6.   */static void MX_HASH_Init(void)
   
7. {
   ( `. N' {8 X/ n, G' X) n5 Z
8. 
   
9.   /* USER CODE BEGIN HASH_Init 0 */
   
10. 
    . m* ?# N8 z+ @: I, g( ^* B- k
11.   /* USER CODE END HASH_Init 0 */
    
12. 
    
13.   /* USER CODE BEGIN HASH_Init 1 */
    & a8 P: ?4 l- ~3 l. x3 e
14. 
    
15.   /* USER CODE END HASH_Init 1 */
    0 }6 s- B3 X5 t. d9 C% b( @
16.   hhash.Instance = HASH;
    6 U4 a; @' U' p+ b# \4 a  a
17.   hhash.Init.DataType = HASH_NO_SWAP;
    
18.   hhash.Init.Algorithm = HASH_ALGOSELECTION_SHA1;
    9 ~/ D6 Z3 y) S  Z) x/ A
19.   if (HAL_HASH_Init(&hhash) != HAL_OK)
    
20.   {
    
21.     Error_Handler();
    
22.   }
    4 T8 D4 L' u0 f4 b# o% V! F6 Z
23.   /* USER CODE BEGIN HASH_Init 2 */
    ' r1 p8 N5 ]% R2 i5 K2 k! ?
24. 
    
25.   /* USER CODE END HASH_Init 2 */
    
26. 
    
27. }

复制代码

9 `0 w: `  n1 \1 x, tHASH加速单元的设置，也是可以通过初始化来选择算法地。hhash.Init.Algorithm = HASH_ALGOSELECTION_SHA1; 定义使用何种算法，其它的可以更换。

1. 
   
2. /** @defgroup HASH_Algorithm_Selection   HASH algorithm selection
   
3.   * @{
   & x3 L6 P3 `  m( B9 E
4.   */
   
5.   #define HASH_ALGOSELECTION_SHA1         0x00000000U                         /*!< HASH function is SHA1   */
   
6.   #define HASH_ALGOSELECTION_SHA224       HASH_CR_ALGO_1                      /*!< HASH function is SHA224 */
   
7.   #define HASH_ALGOSELECTION_SHA256       (HASH_CR_ALGO_0 | HASH_CR_ALGO_1)     /*!< HASH function is SHA256 */
   
8.   #if defined (HASH_CR_ALGO_2)
   
9.   #define HASH_ALGOSELECTION_SHA384       (HASH_CR_ALGO_2 |  HASH_CR_ALGO_3)  /*!< HASH function is SHA384 */
   
10.   #define HASH_ALGOSELECTION_SHA512_224   (HASH_CR_ALGO_0 | HASH_CR_ALGO_2 |  HASH_CR_ALGO_3)
    
11.   /*!< HASH function is SHA512_224 */
    5 q* r- \! K2 |. n" |% E
12.   #define HASH_ALGOSELECTION_SHA512_256   (HASH_CR_ALGO_1 | HASH_CR_ALGO_2 |  HASH_CR_ALGO_3)
    % o" X7 S0 C% o) \6 N" t( W) x
13.   /*!< HASH function is SHA512_256 */
    5 c5 }8 c6 L8 R- b/ D! n" K
14.   #define HASH_ALGOSELECTION_SHA512        HASH_CR_ALGO                       /*!< HASH function is SHA512 */
    
15.   #endif /* defined (HASH_CR_ALGO_2) */

复制代码

非常方便，hhash.Init.DataType = HASH_NO_SWAP; 是定义的数据格式。
  y% W' ~- ^; Z- g* N/ `6 W随机数生成

1. 
     W7 X# z$ p6 T0 t' G5 u
2. /**
   8 H8 u% A; f9 S
3.   * @brief RNG Initialization Function
   - j+ T% m, P4 M4 M) V) n
4.   * @param None
   
5.   * @retval None
   
6.   */static void MX_RNG_Init(void)
   
7. {
   % Q6 _3 n5 @2 Q" M  s) J2 j
8. 
   ' f6 b+ K4 l- v% z
9.   /* USER CODE BEGIN RNG_Init 0 */
   8 Q3 ?6 _7 s# d6 m  d! {7 a; x
10. 
    ! T' u( z" T. \' a+ W+ }% o
11.   /* USER CODE END RNG_Init 0 */
    ! J) E0 c9 b, e: r2 v0 t
12. 
    
13.   /* USER CODE BEGIN RNG_Init 1 */
    7 w; F! C+ ?- i" V6 W. ~  I
14. 
    
15.   /* USER CODE END RNG_Init 1 */
    - \0 |3 G* c+ t9 E4 D2 B6 I
16.   hrng.Instance = RNG;
    
17.   hrng.Init.ClockErrorDetection = RNG_CED_ENABLE;
    
18.   if (HAL_RNG_Init(&hrng) != HAL_OK)
    
19.   {
    " n9 d0 S- n# e# x6 q
20.     Error_Handler();
      q9 e# {3 a4 g6 W7 M* @
21.   }
    1 O1 h8 h/ ^: G: @4 n/ B
22.   /* USER CODE BEGIN RNG_Init 2 */
    
23. 
    
24.   /* USER CODE END RNG_Init 2 */
    % Z4 s  _: W3 s7 j
25. 
    & S* e5 P7 ?2 I7 j
26. }

复制代码

! C7 T' K! H& i! S6 I* W6 B+ J' Y然后是调用各功能。
4 N6 u6 g- f/ j; N6 _: [

4 m0 ~# b( l1 \! K

1. /* USER CODE BEGIN 2 */
   
2.   printf("Start a sha256!\n");
   
3.   /* Start HASH computation using DMA transfer */
   . v) D7 H1 a9 Z2 K2 H- l' U/ ]
4.   if (HAL_HASH_Start(&hhash, (uint8_t*)aInput, strlen((char const*)aInput), aSHA256Digest,0xFFFF) != HAL_OK)
   
5.   {
   4 u1 G% I. w: a
6.     Error_Handler();
   
7.   }
   
8.   while (HAL_HASH_GetState(&hhash) != HAL_HASH_STATE_READY);
   
9. 
   
10.   if(HAL_RNG_GenerateRandomNumber(&hrng,(uint32_t*)&uwRNGValue) != HAL_OK)
    
11.   {
    
12.     Error_Handler();
    
13.   }
    
14.   while (HAL_RNG_GetState(&hrng) != HAL_RNG_STATE_READY);
    - [- n3 D! v' w  B
15. 
    
16.   printf("Gnerate Random Number:0x%X\n",uwRNGValue);
    0 b" c# `* k$ f9 L) v6 A6 v! m
17.   uwCRCValue = HAL_CRC_Calculate(&hcrc,(uint32_t*)aInput,strlen((char const*)aInput));  
    
18. 
    
19.   printf("Generate CRC Value:0x%X\n",uwCRCValue);
    " s* }( q  G2 S. R
20. 
    
21.   printf("Gnerate SHA256\n Diges:");
      z. E, r% K$ h+ c
22.   for(int i=0;i<32;i++)
    & u) T+ H. z' a  c' Q3 F. t
23.   {
    
24.     printf("%02X",aSHA256Digest[i]);
    + \) E/ t9 m- ?0 h+ K/ c) w2 N
25.   }
    
26.   printf("\n");

复制代码

输出结果：


& e; M4 J* Y8 x+ [: C5 q

来源：EEWORLD论坛网友 bigbat 版权归原作者所有
2 O% E: h! I/ V+ R1 U. h
0 _* C1 \+ h1 w% Z- S