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。

  s% J$ i4 k) x5 a+ r. C$ L. `: ?% \

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）

! G( I& P: X& x6 J

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）

# @2 c4 }. k# O' g# V' i  a  y' e

最后点击右上角生成代码

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;
   7 s* {1 }$ C  B: v9 X- T
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

; _! S7 j" |" B& M9 ?5 y

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）

3 ]$ ^" Q- d: {2 n2 s0 m' p

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,
   : |, {* H% r2 }$ |* ?
2.                                    uint32_t Timeout);
   
3. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output,
   
4.                                    uint32_t Timeout);
   8 d2 t- C; B" c6 G
5. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
     g1 ^9 B# p+ W
6. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   
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

% j" E) C& d9 t

今天我们的测试的是最基础的阻塞加解密函数

* `3 V* i8 b/ a7 K

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 */
   # z0 G) Q$ \$ P6 L8 S! y
2. uint32_t Computed_Ciphertext[AES_DATA_SIZE];
   - s9 N( G  ]8 O  |; b
3. /* 计算得到的明文 */
   
4. uint32_t Computed_plainText[AES_DATA_SIZE];
   . M$ x) D5 _- {/ q$ b
5. 
   
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
     N4 r3 y/ Q# Z5 d! A
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   
8. {
   + z" o, ?& Q% [" ?7 @$ J
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   
10. };
    ( X7 Y1 W4 l3 L7 L- m( Q
11. /* 加密前的明文 */
    " w  E  J: v( H2 I0 h1 f, j' V
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    
13. {
    
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    
15. };
    . p5 p) N! \" a$ _; D
16. 
    : _: f5 r8 V! H1 S" p, Z& L
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] =
    1 q$ v; f$ \1 D$ s! q
19. {
    
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    
21. };
    4 |- b& F$ H5 w$ f
22. /* AES ECB使用cube默认128bit秘钥加密后的秘文 */
    : Y! v. [( v8 a% p& i( a' r
23. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_cubeDefault_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    3 X. k3 K$ d3 g) Q+ j, [) o
24. {
    * B% g( A- n' [% X
25.   0x7ACA0FD9, 0xBCD6EC7C, 0x9F974666, 0x16E6A282
    
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

2 @# t( \9 d$ Q! r7 G* L2 |. W3 j) g9 U

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
   & b& P( x3 I( u  u, V
3. /* AES加解密数据的长度（byte） */
   8 n+ S1 M& Z& P; I" `/ O! I7 q3 G
4. #define AES_DATA_SIZE_BYTE 16
   2 X6 `) W- \9 V, a( o( `0 {5 t
5. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   ' X7 q5 |0 Q2 Y  Z5 |! ?
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)
   * c$ U0 w" c7 g2 C- k
2. {
   5 b( T7 {" Z5 m2 o  {  I: t' \
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   ( H5 v6 d" |2 U+ }. U
4.   {
   ( \* s% E' _+ p4 k
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   & G. l  x7 o9 Y* G% y4 |/ }9 c
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   . k. Z: ]% u0 R, J& z/ w
9.     pData++;
   
10.   }
    
11.   printf("\r\n");
    
12. }
    & H: {* f: r' q' g% t% M- w' H
13. 
    - J! @* ]9 v( j' w8 I7 W
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    
15. {
    4 M$ e" t0 L# V
16.   printf("plainText = ");
    
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    
18. 
    
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    4 O& \2 M* \% z/ q: M
20.   {
    
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    , F! C3 k1 x% N8 Z  f& C# p( N
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    
24.   }
    
25.   else
    3 @: v$ ~! w. F! D
26.   {
    4 w# \9 e7 ]( Y1 K+ @! J8 _
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    
28.     Error_Handler();
    
29.   }
    
30.   printf("\r\n");
    # B3 p3 h- Q- x3 [6 n. O% ~; A
31. }
    2 I& @/ G2 O$ W4 L/ ]( Q4 R. j
32. 
    
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    
34. {
    7 G8 }5 K* j0 d/ X0 F! X0 S+ V+ l
35.   printf("cipherText = ");
    & [4 F, P; ~9 q, d: c! }" O
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    
37. 
    ! K/ v# P4 S, ^
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    
39.   {
    : c9 W3 v. w& w8 a# Y* T9 I* u* |
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    6 _" T  V. v# V) p' v& Q
41.     printf("Computed_plainText = ");
    
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    : S. c0 A: I+ E: f0 M" Q$ @
43.   }
    " h) j5 Q2 ]& s% j% s5 B9 e
44.   else
    ) O" t$ ?0 e4 U& y) A
45.   {
    
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    
47.     Error_Handler();
    
48.   }
    % _. X' v8 h8 }' H$ ]5 T! @) X0 C+ x
49.   printf("\r\n");
    / _. H+ ^2 L+ f# K
50. }

复制代码

2 ]" w( l) S: D( s' r' p

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");
   
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()
   . q6 c/ ~! M3 Z* A
2. {
   
3.   printf("change AES KEY to user_defined_AesKey_128bit\r\n");
   
4.   /* 先去初始化 */
   7 N7 l4 W2 [6 z( I
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   $ P) [  c$ g2 c$ h
8.     Error_Handler();
   & k% d8 u( s. t) z. V8 m+ F
9.   }
   2 B. \; g. w( q( l4 |* y; x! J' ]
10. 
    
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    $ j- {3 G7 s/ ~
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    
13. 
    + u% m* g  N# o
14.   /* 再次初始化 */
    ; a5 V* ?# X; j3 H9 O: X& L
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    , ~) C3 o* i; ^
16.   {
    8 K5 D8 R0 y# i- z* Q2 H
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    # F" a: }- {5 Q; {
18.     Error_Handler();
    
19.   }
    
20.   printf("\r\n");
    9 _* h5 {' n* B$ `) u& K
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();
   
2. 
   
3.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   9 {8 C# Z+ ~8 ?$ A% r8 M( n* U( ^. t' {
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

! b9 r& T& O) E% k) f' @

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] =
   4 V  V6 u2 S9 F5 f
3. {
   
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. {
   ) m  o% R% r+ n8 K/ m
3.   printf("change to AES CBC mode\r\n");
   1 s; k, P! ?! @; ^& o; S
4.   /* 先去初始化 */
   ; z1 Z) y$ P( L- ?7 s) M0 u1 Y# V
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   5 i" ~0 ?4 i" [6 l. I( T
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   ( x5 O4 ~: B5 H
9.   }
   
10. 
    
11.   /* 修改为CBC模式 */
    , d! a8 G3 s# i8 e4 p
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    7 k; l4 U* G" m
13.   /* 设置IV */
    
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    
15. 
    
16.   /* 再次初始化 */
    
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
18.   {
    
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    , V  c% F; O& p0 H) V* c  X
20.     Error_Handler();
    & o2 K9 r  K" n' d
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();
   1 {& B+ q. E$ ^; |6 C$ v
2. 
   
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   8 V6 h8 t5 y0 T* W( l6 S; P
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   ) M$ B9 e3 P' K
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: 3)

2024-5-10 22:54 上传

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' c* c" Q7 r. n

赞，用心了

好详细啊👍