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）

( `2 t0 C/ a2 m* Y1 ?- v+ Z) |% Y

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）

0 @- [0 f+ U1 I

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;
   
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

* G6 K$ d4 l* _* e" A( d1 m  w

- W0 T# o' w  U4 H4 Z" u

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）

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

5 w9 {( J1 U$ Y( W" q+ n; \

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,
   9 S( F3 h+ f9 w5 t0 p
2.                                    uint32_t Timeout);
   
3. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output,
   1 U) y, w0 _' F$ `" Y1 Y/ {5 g
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);
   % q$ J/ b1 F8 j4 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

今天我们的测试的是最基础的阻塞加解密函数

, K$ x/ F: E2 d3 w5 r+ H

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];
   # z7 w7 ]" x) _" p* o6 c! U
5. 
   
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
   
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   3 x( B) U0 f  r4 N' w# Z& @& ]
8. {
   
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   
10. };
    ' ~$ ?, e8 S1 b3 d( u( z
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    : w! w2 F. N. \2 |0 `/ A
13. {
    
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    . m& H  p/ i8 ?) J. c
15. };
    
16. 
    / b9 i' i2 G: U% t, V$ B( ^" e0 }
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    5 W. v, p* y0 p3 W, z0 D' |
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
19. {
    ( w9 D9 t' [9 h0 {
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    9 f) U, k: i( V( |. x: S
21. };
    # @# H, o9 Q/ I5 Z5 S8 m
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
    5 U. P0 S4 S0 q/ }/ }! {
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

1 p  r# i6 }0 P! g+ O* j% B

然后在加一下宏定义

1. /* AES加解密阻塞式函数超时时间 */
   , A! d" D4 L/ n+ {0 D) h* ^+ _. {
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） */
   ) X; N% {& @8 ?4 \3 W! m: u9 x
4. #define AES_DATA_SIZE_BYTE 16
   
5. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   6 i# ]( r! X: c( X- W) ~+ ^4 s
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   % o8 c) t; T3 s( s/ M$ ~+ x
8. #define AES_KEY_SIZE_BIT 128
   $ u- f) A- |5 N8 m6 l; V; c
9. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   0 W( F9 Q9 E0 e2 e
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)
   ( m  Y! K) M5 V4 ]$ W( E
2. {
   
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   6 |* M- b! j9 Z
4.   {
   
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   ( P& G5 f; {, `
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   # x6 s; B: V6 _7 m# u4 g; |
9.     pData++;
   
10.   }
    3 h+ l9 k5 [& P. ?
11.   printf("\r\n");
    
12. }
    
13. 
    : ]  D9 }& g6 n- ~
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    9 @! n; @5 Y1 w4 S& f
15. {
    
16.   printf("plainText = ");
    
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    
18. 
    / }! K2 r1 M; d, g, n3 G
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    ) u7 f* |, t" K4 k$ S/ m& b2 Y) J
20.   {
    
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    2 C4 M% B! N4 q
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    
24.   }
    6 A2 K- |. H& P% L$ Y! k7 j
25.   else
    * F9 C8 c( ~" Q$ {3 O
26.   {
    / X0 \7 G5 Q# C$ r1 N+ N& r& \* b
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    " \. z. o5 R. t7 {" J& @& a
28.     Error_Handler();
    ' }2 c# ~, Q. e* i
29.   }
    3 M- }% f  @- ~% R0 Y3 ~
30.   printf("\r\n");
    : R  j; {( [6 i: N+ r
31. }
    
32. 
    ( F4 f- h4 a) b4 \
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    # a; C0 W& ^8 p. T/ e- P% a  M9 r
34. {
    
35.   printf("cipherText = ");
    + @% d3 X$ d( V* K" f9 |3 h
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    ! p, e/ L" Z5 z' `* b
37. 
    ' Z. M( o1 j+ I. y  E$ o+ J, {9 X3 ~! i
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
      M; ^' |, k2 p: T
39.   {
    
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    2 l1 T, n6 V/ h9 x/ E
41.     printf("Computed_plainText = ");
    ' O/ w: J; r0 L( s+ s& U2 K8 o1 d6 M
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    * _$ ^7 k' e6 \3 k( `9 {/ p
43.   }
    * T9 M( j2 \( `
44.   else
    
45.   {
    
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    
47.     Error_Handler();
    
48.   }
    % Q1 O8 F. ?3 w3 G1 n
49.   printf("\r\n");
    9 [. `2 m& N! d. l% S
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 I+ }; [+ [! p0 B9 R
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

" h$ ~4 }2 I6 f- u/ I: G

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. {
   $ T; q- ?& w8 ~4 V% D9 R& A
3.   printf("change AES KEY to user_defined_AesKey_128bit\r\n");
   1 A/ z& `" |& J. ?& ]
4.   /* 先去初始化 */
   0 F0 O  s6 }  s7 W
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   / F7 L3 b# ?- |. W/ Q9 |
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   % m; K: g9 _- q" U
10. 
    
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    - A' O- \2 |$ a9 o6 L' f
13. 
    & k. H7 |+ j: u! h) T: E. k' b* w% ^. v
14.   /* 再次初始化 */
    & v4 M- X7 \& @" f1 E+ Y2 s
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
16.   {
    
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
18.     Error_Handler();
    $ ~4 s& {) G3 j1 q$ j3 `* q% D1 z
19.   }
    
20.   printf("\r\n");
    # E5 J% U0 R4 |0 o+ J
21. }

复制代码

" N0 n4 M, M4 v6 m( a

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();
   ; K# s- @5 a5 p+ S/ ?" [
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");
   " K5 K, A1 x# }! Q3 V
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

8 f8 Z& Z( ]4 ^6 z6 |: S

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 */
   6 X8 R. z; ^) \1 _6 W
2. uint32_t AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
   
3. {
   - Z& N( x/ A- q, i4 P* v* z& S% b$ g8 k
4.   0xFCDBC004, 0xEB4CA8BB, 0x60F4C4A8, 0xC2B9E783
   7 G! @9 ]# N# U6 E$ k: o
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");
   
4.   /* 先去初始化 */
   ( D( d' L# [  w: A( L
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   ( o6 Z  m/ J; U6 u8 B7 _
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   
10. 
    6 E' }4 b* O* C% K
11.   /* 修改为CBC模式 */
    * t+ C# }* f4 Z$ b; m
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    / T7 ~* a* B1 r$ N
13.   /* 设置IV */
    
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    
15. 
    
16.   /* 再次初始化 */
    . U8 E  Q& f$ W5 j  n
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    , y$ N/ O5 p/ j3 P5 J5 Y
18.   {
    - E5 l+ |$ E) t! `; J
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    2 ?" x. ~6 [* d2 y
20.     Error_Handler();
    
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();
   
2. 
   # [( M: H0 E; r3 U" _
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   : G% d9 O1 H% x0 i* A, F
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   
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。

& X  S. J$ z4 {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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  b/ V* x% A: N! i& b( w+ l

赞，用心了

好详细啊👍