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）

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

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 ]+ A! G  n. y4 g5 V$ k+ x) |% Y% P7 b: I
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

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）

9 n3 A4 z+ D* S0 j" @* |5 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

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,
   
4.                                    uint32_t Timeout);
   
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);
   
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

+ w+ _$ g% ^) F, i" _+ ]

今天我们的测试的是最基础的阻塞加解密函数

1 T( h! I4 P  H* c

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. 
   ' P' C; [; ?+ ]
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
   
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   1 p. |3 h6 l* @, ^/ d' Q0 g" E
8. {
   ! Q; z" ?. L7 h" E5 y. V/ g6 E, z
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   , J* P* G& J, N' m2 J( s
10. };
    
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    3 a) B  p4 h  o: g3 D6 j% {+ s
13. {
    ; D. U% O7 A/ [
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    
15. };
    7 s5 J2 G9 M: }' t+ L
16. 
    ! v; k8 x. F4 ?
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    9 O- J) B  U/ X5 p: R! |: _3 M
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
19. {
    
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    
21. };
    5 r" }* q  t3 f! H8 O; Z
22. /* AES ECB使用cube默认128bit秘钥加密后的秘文 */
    
23. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_cubeDefault_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
24. {
    
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

然后在加一下宏定义

1. /* AES加解密阻塞式函数超时时间 */
   ( `/ ]$ u6 L) ]% V3 G
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） */
   $ z, W  X8 S+ Z. t9 M3 [
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   7 [2 m9 v# J. ?: i' Y
8. #define AES_KEY_SIZE_BIT 128
   ! }- b. D  `) @
9. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   $ [# N  M) m% Y% Z. m
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)
   9 U+ q3 {% k7 X$ Q; E' [1 }9 ^
2. {
   
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   3 O6 [  ?* B) z
4.   {
   
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   2 ?" @% r/ t; i" z7 q
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   + r# O) G- d1 Y7 f6 k5 ~7 ?% j7 m% o
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   7 C3 B  P8 e: Y9 T! D" P
9.     pData++;
   
10.   }
    ' |8 j9 q! `/ L. D: W4 ?! A$ l' ]
11.   printf("\r\n");
    0 y! p" q! S# z) [4 A- D
12. }
    
13. 
    
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    
15. {
    4 H7 ?  H, O, V) J" h4 u( O
16.   printf("plainText = ");
    0 v' H) N# R- `( C% M
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    ) J# E( L  k, [9 E9 j. X
18. 
    2 X; _. _: b; [# _% c& |
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    
20.   {
    / W$ s% \" A! N3 {/ [. ?6 B; a
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    8 x/ M( G- A1 L" l" w
24.   }
    4 n) J+ D1 b$ ?2 g, {
25.   else
    
26.   {
    
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    
28.     Error_Handler();
    ' g% g, j8 n' d5 z! @
29.   }
    
30.   printf("\r\n");
    
31. }
    
32. 
    " L/ R- v! b; D3 u/ {3 C! [# H7 n
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    
34. {
    ; X& H7 n$ D" b: Z$ T- E$ T! a
35.   printf("cipherText = ");
    
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    & s+ b, i% r! d1 c3 r' t( b
37. 
    
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    
39.   {
    1 e/ }& p, l8 ~% w' J: L
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    + ?  e$ Z+ @' @
41.     printf("Computed_plainText = ");
    ' {+ t1 g& {( Y5 j
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    
43.   }
    
44.   else
    
45.   {
    
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    + F5 B- F& }1 J2 W$ ?
47.     Error_Handler();
    2 k$ _" N+ E: P3 G, H% g( u" y
48.   }
    
49.   printf("\r\n");
    - s% U/ K' n( r, Z: R$ g
50. }

复制代码

- \  G8 D2 \( S1 O1 i! B+ k+ l

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]);
   ) D$ A) {- R$ B
3.   printf("AES ECB use cubeDefault key 128Bit dencrypt test\r\n");
   + c( f1 y1 Z+ E; a$ V# e' e
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 */
   3 O2 k( N* r5 Y$ Y* f
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   1 ~5 w- i! c* m/ s
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   . J+ F6 L; f5 p& ]; ?
9.   }
   
10. 
    
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    + V5 _0 G1 D% D! h& M7 Z
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    7 v& i$ ^* C" P7 z
13. 
    . E# L. R. L5 e9 G! p- @. S6 O
14.   /* 再次初始化 */
    ( N! n1 Z& T! O* {  W
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    6 P. I& J3 ]  K8 Z  s: X
16.   {
    
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    / W; A7 b+ x+ x2 M, Q" d
18.     Error_Handler();
    6 x$ a5 e: J( W
19.   }
    
20.   printf("\r\n");
    
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();
   ! S6 G7 W. m. V
2. 
   
3.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   9 W) `$ g: |: C
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   $ k; p% U3 P2 h& h; S7 I* p9 s* ?
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 */
   4 b8 m3 Z6 t( O2 d( Y
2. uint32_t AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
   
3. {
   * S3 ^" a" _: t
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()
   / J9 C" \0 u. T  c, n  `9 j
2. {
   0 U. O& j/ z4 M* T' ]- @
3.   printf("change to AES CBC mode\r\n");
   , e5 }* s& c% H% |( e8 ]* P7 N0 `7 x
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   ' b2 \4 \% O8 {+ G4 z1 B  e
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   5 f9 {6 |3 E% Y1 a. y
9.   }
   , G  K0 ]0 l2 s6 Q  x# M
10. 
    
11.   /* 修改为CBC模式 */
    
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    
13.   /* 设置IV */
    1 ^. s* b& z& i+ [* @8 O7 u
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    
15. 
      G& i8 [4 x7 i$ j0 D, x6 E
16.   /* 再次初始化 */
    
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
18.   {
    5 G4 x: ?6 O/ O
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
20.     Error_Handler();
    
21.   }
    ) v3 h( O7 I' b
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();
   9 I4 V$ S3 _  S" K3 q% k
2. 
   
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   5 q8 q$ Y% Q1 ?& ~
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   # k' T. Y; Z5 ?& U" I5 d
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: 5)

2024-5-10 22:54 上传

点击文件名下载附件

赞，用心了

好详细啊👍