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）

" d1 x) ~& `9 m4 O6 k! R# w  B

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;
   ' Y. S3 C# a; D2 P. O
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）

) A3 a; w. z/ C+ A) C

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,
   + H2 h8 u" @; q' f
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 F' m6 i# b% V, j/ f
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);
   . v) D4 ^& F7 @3 i0 Q6 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

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

4 P# G5 X  Y, ~6 t

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];
   6 q4 _/ ^% r) U2 `
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 */
   : e# |8 W+ `! _+ Z6 M8 d8 v
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   
8. {
   6 i: d9 B6 ]3 t  h# Z" O0 m: x
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   
10. };
    
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    
13. {
    6 O( _9 X0 E% P0 T0 H4 B
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    7 H% [0 E% }4 W- G1 G) D
15. };
    
16. 
    4 X% C1 k# @& L" t
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    * @6 F& @3 X; B8 B
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    ; T/ h5 o' I. `# E6 a/ g& d4 z
19. {
    
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    % [) N( I/ |3 h  u3 D5 ^
21. };
    : w. b! @8 l5 ]9 M0 v; q
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] =
    3 a+ v+ I# x8 ]% t0 q
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

; D5 F. |& v7 C5 m7 R

然后在加一下宏定义

1. /* AES加解密阻塞式函数超时时间 */
   ( T3 Z9 B' O4 l* J
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
   . P) |1 o" Z: m) [, V) b
5. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   & d# \$ B% O7 M' P, ~+ }
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   
8. #define AES_KEY_SIZE_BIT 128
   - a2 d- R1 |' I# a- T! g3 C; B1 W
9. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   9 s8 Q# M" c! q
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)
   % w1 N+ C$ @! p3 j
2. {
   ( `1 E+ `) U' Q5 p' D- `
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   ' U8 F- K. `8 t
4.   {
   
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   % o6 i- c/ G. `$ n! [8 _- c; I& K( h
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   
9.     pData++;
   : Y- S! l9 L' F* O1 \: \4 H; z
10.   }
    
11.   printf("\r\n");
    
12. }
    ! W# B; ^; u( W. A$ o- M
13. 
    8 T! E7 j  N, R. I: O7 W( ]5 u7 ?- `
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    
15. {
    + \1 |: j; N. m& i/ R; m
16.   printf("plainText = ");
    
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    - ?4 k; H4 K1 i: L  T6 u
18. 
    3 F1 r% A( W" M3 p/ ]1 H7 v
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    
20.   {
    1 J' F" d0 V8 `* U) U1 o1 J
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    " E# \& m, U/ _: g
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    
24.   }
    7 t# ]2 n6 ^- x3 b% y  U8 M
25.   else
    / o. n& x" m) d4 X1 O# w. w
26.   {
    
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    ( Q+ s) U% j5 z' o5 I8 z8 B
28.     Error_Handler();
    ; ]8 ]1 z' P' G- v' s* t  x7 @
29.   }
    6 R/ X2 \1 F& k, C# d) s1 A4 |' o
30.   printf("\r\n");
      ]) e( b4 a, z, |
31. }
    
32. 
    + s; U3 d+ I. [& I
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    
34. {
    
35.   printf("cipherText = ");
    
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    
37. 
    
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    , m" g5 U0 c6 ]- |( y
39.   {
    9 l7 P. M% u  s  F9 ]0 z: l4 O4 M  J
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    : S1 y+ L1 o0 L# U+ l
41.     printf("Computed_plainText = ");
    8 R6 ~" S: [- w7 {) l# `
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    9 t4 e9 ^3 i9 }
43.   }
    
44.   else
    
45.   {
    ) s* f/ x  m4 r4 H% X
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    ! ]- ]' q) O* U* c% n& q% }$ R; N
47.     Error_Handler();
    ) J% F: n4 }0 d  H6 T
48.   }
    
49.   printf("\r\n");
    + u4 ~  B0 e1 \8 q8 V4 Z  o6 _/ T
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]);
   , C: m7 S% z# i3 F/ }8 g
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

8 D6 j" g# Q' H* u+ K

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。

! N; X6 d% ?5 d$ I

改变秘钥函数

1. void change_key_to_user_defined_AesKey_128bit()
   1 x' D- u8 h7 O9 A4 r3 }% r
2. {
   
3.   printf("change AES KEY to user_defined_AesKey_128bit\r\n");
   ; W+ w- Q( M5 P
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   % Z' F: T9 Y# }- ?0 n/ W% L$ H
6.   {
   0 D$ q) T7 `, C! g) r; M
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   & \7 B$ e5 I$ ?- q# i$ e' K7 a3 B' m! Y
10. 
    7 l3 O: {% ?2 I; k- h# f
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    
13. 
    
14.   /* 再次初始化 */
    
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    - s% P/ @0 g& u: \8 b( ], c1 l
16.   {
    
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    ' G7 `# z& z( L3 v7 u; w( a3 `1 S2 n
18.     Error_Handler();
    , M7 P  ?8 r$ p: {9 z
19.   }
    % K, \" ]& f$ c/ m0 T- Z+ z
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();
   
2. 
   & p# K' e( W: p% L# z& X
3.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   / ^$ A" u9 U2 f$ K  I0 L
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   
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

/ `# l* Q/ U2 C. _# s/ t# \

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] =
   - Q  s  s% d: g4 M" N/ l% H& R
3. {
   7 C$ S6 b. u5 _
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()
   ( H- e; u& Z; N
2. {
   ( K3 g" N1 ^4 `+ i
3.   printf("change to AES CBC mode\r\n");
   
4.   /* 先去初始化 */
   - ~9 O7 F" |0 x$ F& [
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   ' ^2 E+ L, ~% G: B- _# u! M
6.   {
   # ?( S1 G# O4 a8 W
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   4 Z( A9 C' l5 f, e. ^
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   
10. 
    ( Q! C1 d* A- s, r$ I7 |
11.   /* 修改为CBC模式 */
    
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    
13.   /* 设置IV */
    1 R0 k! g9 W" D5 j( R
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    
15. 
    * \+ F- q" |# q, D% B1 \: i7 e
16.   /* 再次初始化 */
    
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
18.   {
    
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    + w! m0 V+ L3 B- @8 q" `
20.     Error_Handler();
    6 a. ]0 z% ^. E" S
21.   }
    ' G* n, {7 Y* j- J9 h# }
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();
   " d& `2 R4 c6 L+ a# g0 i
2. 
   : S; f, L$ O+ u' B2 e
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   : C7 i8 l, ]+ x/ x9 l
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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赞，用心了
! h& O: [7 S* {9 R  B

好详细啊👍