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;
   # l: n% i# `- v" A3 t( v! `
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

+ J$ ]9 n$ r+ i; w- O& {

8 {5 _8 N5 X  e" Q8 E! I, e, a1 Z

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

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);
   ) M" F& F" k8 S3 b9 L
5. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   7 D) b5 j$ F% A) O
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

2 t' L0 z  c2 @0 R

今天我们的测试的是最基础的阻塞加解密函数

& G1 Q% F8 `( _; U8 E3 i% N1 v3 O

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];
   : }' R# u! d! f8 B$ f
3. /* 计算得到的明文 */
   + M8 ]" ?) Q4 _2 w) T* T
4. uint32_t Computed_plainText[AES_DATA_SIZE];
   ) ]# ^& b% D$ V: p1 G% k0 Z
5. 
   
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
   
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   
8. {
   
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   
10. };
    5 i6 w7 m3 e. h
11. /* 加密前的明文 */
    * Z) h! K( g, P8 h
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    
13. {
      n2 F0 D8 j) y- S2 y; J8 _. J) }
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    
15. };
    
16. 
    9 H( l$ C) E, @
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] =
    - u8 f3 f4 f0 V* t& `
19. {
    
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    
21. };
    
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] =
    + _$ y; f& W, V$ g1 R( u
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

$ P1 I  B+ q* a  w) U8 @

然后在加一下宏定义

1. /* AES加解密阻塞式函数超时时间 */
   & N0 n0 G/ v; e* p
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） */
   + Q2 b5 X% L( M; l
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   3 j( n6 L+ I/ h
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
     q, P1 d$ B, Q5 v
8. #define AES_KEY_SIZE_BIT 128
   * {8 K5 ?* D) F+ B
9. /* AES加解密数据的长度（uint32_t） */
   1 L' q" ^  e+ N6 [; ]: Q" Y
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)
   6 ]6 {6 v6 h% L& I
2. {
   * v& r/ }7 B0 p3 o% z! u
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   
4.   {
   
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   ; }1 K/ ~- D( T' \, z/ x# X# y
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   ! I2 F: }* A& _/ n; x2 a5 g
9.     pData++;
   ) F. p4 g' G0 Y0 H+ `
10.   }
    
11.   printf("\r\n");
    8 B& G$ P0 G' H! I4 l. Y( u
12. }
    & H) l9 ?  ^, H5 N
13. 
    
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    ; x+ T, j9 D6 @  o$ a
15. {
    2 z! u& `9 |0 O: r$ `3 O
16.   printf("plainText = ");
    ! C/ Z4 w  \! C2 R& O( b4 m
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    ' [+ W# s8 z  ~8 N8 w8 U% a
18. 
    : ^- @1 A/ q) c/ @; A& O6 Q" B
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    8 `* E6 R9 v" o  u9 n6 \
20.   {
    $ I# `# X2 o/ B+ A5 Q' @
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    8 X1 R6 F2 x& O1 s" m
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    1 N' _  f; o; r) F7 {
24.   }
    
25.   else
    $ J/ G4 s# c0 f+ M  s2 x8 k* I( |
26.   {
    % L( s; n; v, {8 S- q. g
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    
28.     Error_Handler();
    & k6 T# ]; E( i) I5 E& Q( o
29.   }
    3 ?3 D% U5 w1 j& K2 Z
30.   printf("\r\n");
    
31. }
    0 j# d6 F- e; h$ Z/ Q5 Y; R
32. 
    
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    
34. {
    
35.   printf("cipherText = ");
    
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    
37. 
    % K7 Y$ j% W1 W
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    8 O5 [" V0 v3 J% W3 I! T0 g
39.   {
    & P2 B2 C7 u+ S: l* H
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    
41.     printf("Computed_plainText = ");
    
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    
43.   }
    
44.   else
    
45.   {
    & K" m" s- c  m6 r: M3 |* `0 r
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    
47.     Error_Handler();
    - R' _. U* r! `$ Q$ r- F
48.   }
    ) X, Z1 L9 _6 M" i# s. ~
49.   printf("\r\n");
    $ ?3 c3 e' i7 I0 f: `
50. }

复制代码

4 P: ~+ ~4 X! v) l
& c/ |2 `& K% ]1 N$ Q. i* a2 V

然后在main中调用

1.   printf("AES ECB use cubeDefault key 128Bit encrypt test\r\n");
   # D+ g/ }) W* U
2.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
3.   printf("AES ECB use cubeDefault key 128Bit dencrypt test\r\n");
   7 J- t9 r4 G" J* f
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

! E  l) A3 x" A2 X0 y8 [

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()
     S" `6 T4 [2 p9 i3 B" q3 _# T
2. {
   
3.   printf("change AES KEY to user_defined_AesKey_128bit\r\n");
   
4.   /* 先去初始化 */
   
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
     c) h. v* a! v5 R& @! Q
8.     Error_Handler();
   % X1 J8 `1 ]4 T) r; ]3 U
9.   }
   
10. 
      o- Y& ?4 i* w2 ^
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    1 a9 G1 ~8 ?4 P8 U
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
      n/ `& A; h6 W4 V* G1 g" m
13. 
    % H* Z0 \' x- a$ ~7 J
14.   /* 再次初始化 */
    
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    ' h+ N/ `- `6 A; g6 p
16.   {
    
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
18.     Error_Handler();
    : e- Y" f* ?% ~& v; j% _+ a* d
19.   }
    - P2 y: E( R: b. e
20.   printf("\r\n");
    / w2 w9 |, h& |+ T+ l' k) z6 ?
21. }

复制代码

. Z$ ?  `4 f% a- L
2 q, K3 s8 F# i7 E( ]8 \

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();
   0 b; _8 w+ z5 r
2. 
   
3.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   0 H+ }6 n$ S  `" z% p" h
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   + C* d2 A, q, z0 _6 K. Z
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   2 r$ v- D( W! y2 \1 g# 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 */
   
2. uint32_t AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
   
3. {
   
4.   0xFCDBC004, 0xEB4CA8BB, 0x60F4C4A8, 0xC2B9E783
   ) L; ]6 f# c* |$ n# n1 r+ ]! s
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. {
   * u  u& m( A% H, {7 Z. @
3.   printf("change to AES CBC mode\r\n");
   
4.   /* 先去初始化 */
   & H$ c4 m) g9 @' Z, A: @/ O
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   3 I- r. O3 E% b! J- l* }; W
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   
10. 
    
11.   /* 修改为CBC模式 */
    
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    0 u; G# i( `4 g; j5 H
13.   /* 设置IV */
    
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
      ^$ l  g9 u' `
15. 
    ) E( N( m+ |& g: a# h5 d% f: A/ N
16.   /* 再次初始化 */
    & q' f9 D# u2 k
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    4 X4 l# ~  k* ~) W: _$ Q5 R
18.   {
    4 o: [) E5 W" B( }5 b
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
20.     Error_Handler();
    
21.   }
      f) o$ s1 o# n$ P  ^
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();
   / T0 _& b1 m9 N, n- c1 H" u. y
2. 
   
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   / v& p8 v- O' B2 {) w9 F0 o0 @
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   
5.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   8 m6 u  L1 m+ U1 H
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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赞，用心了
8 {) e* c6 X, j; V. d7 q% e

好详细啊👍