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。

; f. {5 _- P5 }

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）

! `2 k* U% f9 U  ^3 h+ d

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

' s5 @- I+ C. Y" V, d- p. I

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）

2 y* g7 S, u) A: J8 f: F0 }4 s

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,
   # }% t9 c6 ~4 m/ `. S
2.                                    uint32_t Timeout);
     |2 d; Y. Z$ x5 e* s
3. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output,
     T/ z, u% `2 F$ |* |
4.                                    uint32_t Timeout);
   7 ^( B; c* s9 }5 x' w
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);
   7 X% m: N2 [# O5 p7 i
8. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_DMA(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);

复制代码

3 V% Q# f2 }& N: `

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

; S0 X) W0 Y6 O6 A+ T5 \& J

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 */
   , H2 x6 ?% i0 u
2. uint32_t Computed_Ciphertext[AES_DATA_SIZE];
   0 S2 e( D- P" D" [& B$ ]
3. /* 计算得到的明文 */
   / \& D/ W' q% j1 n6 G7 D# f& C8 A4 z
4. uint32_t Computed_plainText[AES_DATA_SIZE];
   
5. 
   
6. /* 用户自定义128bit秘钥 */
   0 t; B6 q, i1 ?- D% `; C9 N
7. uint32_t user_defined_AesKey_128bit[AES_KEY_SIZE] =
   
8. {
   , s& \2 v% A# o
9.   0x00112233, 0x44556677, 0x8899aabb, 0xccddeeff
   2 P& H' i: v! ^% J
10. };
    " [' W: V; G  X9 a
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    
13. {
    
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    / I8 o7 R. x1 G6 v! H" x1 c0 B
15. };
    
16. 
    # ^+ Y: j# I* ]8 V; P# A
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    0 t3 g! i" G2 l' J! e% H
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    4 O/ [: @! @4 W" _  h- y
19. {
    
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    
21. };
    ! H3 G! w. h3 u& ?9 N+ r- S
22. /* AES ECB使用cube默认128bit秘钥加密后的秘文 */
    ) i- O% j: I0 }/ n8 h
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

* ^6 \: L- `+ L9 ^1 ?# c9 z1 K9 g4 e

然后在加一下宏定义

1. /* AES加解密阻塞式函数超时时间 */
   2 n$ V8 R7 q0 T% B/ x
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
   0 O6 j( I# _0 K
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） */
   
6. #define AES_DATA_SIZE (AES_DATA_SIZE_BYTE / 4)
   " G$ [9 d2 r8 z
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   
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)
   
2. {
   
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   
4.   {
   
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   / b1 i+ _. @# B9 t
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   6 L2 N1 c2 j! h  M2 k1 s
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   7 C% g* F8 m7 G7 l+ M- v  {/ o0 P
9.     pData++;
   ( O! g4 k8 q  f- S, {  [& a
10.   }
    & n6 ?/ @$ I, t0 `' f
11.   printf("\r\n");
    
12. }
    
13. 
    ; D* H7 o5 T$ N; F. d
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    $ H5 }: @$ F3 q0 ]
15. {
    8 q, U* @  e$ X" Q, _0 H5 U
16.   printf("plainText = ");
    / I( g) L3 W$ ^# @# K7 O
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)
    
20.   {
    7 v% o: D% @. {- E, R0 M4 S! K* ]
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    
24.   }
    0 k2 H7 [' a6 D7 x
25.   else
    
26.   {
    
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    $ v6 c2 `" J6 P' _+ c
28.     Error_Handler();
    & i6 y, T6 T5 p6 d5 q  S
29.   }
    2 _8 e* x5 |9 ^, T7 i3 o
30.   printf("\r\n");
    * L" l0 b5 R; ?* A4 j" y
31. }
    8 E7 R, V9 n/ C* [% T3 f' s" e+ [7 B
32. 
    5 z  ^' l2 {. X: _8 ]0 b
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    * a6 ^5 r8 N% \6 @' c; S
34. {
    
35.   printf("cipherText = ");
    ) y" w, ~+ s) t9 `5 n, O4 d& G
36.   dump_data(cipherText, AES_DATA_SIZE);
    - J2 t! [7 S$ [& M3 A4 Z1 P
37. 
    $ v1 C1 X0 b2 v1 ^+ T9 E
38.   if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp, cipherText, AES_DATA_SIZE, Computed_plainText, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    
39.   {
    
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    
41.     printf("Computed_plainText = ");
    
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    
43.   }
    
44.   else
    
45.   {
    " U4 p  q: l" b! j1 g5 N
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    9 n2 B# a' r' r/ H0 n& y
47.     Error_Handler();
    
48.   }
    
49.   printf("\r\n");
    1 g1 ?. @5 X5 E* p+ [* G
50. }

复制代码

1 y3 o0 o+ B0 M1 i. ?: {, E( o

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()
   
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)
   % {" v6 J5 z- r
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   
10. 
    
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 */
    0 d- i1 M  ], F2 N& `) f
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
16.   {
    5 r3 f. u% E7 ^. f  k: J
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
18.     Error_Handler();
    
19.   }
    
20.   printf("\r\n");
    
21. }

复制代码

1 N% v: `4 n6 M0 y9 D, C; @

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]);
   ; g3 ?. M' v: X, E3 n) R
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

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 */
   . D! a+ ]+ P) l3 e: O
2. uint32_t AES_CBC_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
   - y( N- R# @$ q2 B, N
3. {
   + e, V( @' C  T! u' {. 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()
   
2. {
   5 @% e( i+ |6 J
3.   printf("change to AES CBC mode\r\n");
   
4.   /* 先去初始化 */
   5 [6 e; n+ p, s& @/ w6 e
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   4 ]# _) l/ x% X3 B/ Z
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   
10. 
    . H6 q- {0 @. X& H6 p4 R, Z. I
11.   /* 修改为CBC模式 */
    " V+ |/ M# u3 c: J0 O; L0 C, h' A( ]9 O
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    3 ]4 o% Y" G: w" c. \
13.   /* 设置IV */
    
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    8 `# ?0 d/ h0 {8 c8 E
15. 
    
16.   /* 再次初始化 */
    
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    ; s3 c$ X, p3 G4 n0 g3 E
18.   {
    
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    
20.     Error_Handler();
    
21.   }
    0 Y5 G# R! h# D
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();
   / L6 L( g0 g  G5 B& k3 Y
2. 
   
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");
   
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。

! B0 r2 w) B. @2 D7 s7 y3 `' q: e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
* q1 o; v( ~; A* b" d) M