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。

& l6 X) l5 z; e6 l# |; h) X! z

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）

* C' \1 `/ {; U9 T

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;
   . J- g) b& N2 K4 `" z9 X
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

& q; e  M: c7 R; G# N& F

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,
   5 M% V- V6 Y9 j$ @" Y1 b
2.                                    uint32_t Timeout);
   * |, A* y2 Q' F. |% x
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 P+ y; k3 y$ I6 T& E
6. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_IT(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   9 Q- |7 l4 u, ~+ L- c* d: p
7. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Encrypt_DMA(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);
   * x# ?  k# H3 X5 T3 }
8. HAL_StatusTypeDef HAL_CRYP_Decrypt_DMA(CRYP_HandleTypeDef *hcryp, uint32_t *Input, uint16_t Size, uint32_t *Output);

复制代码

+ j2 p$ y" _- m2 X( |: O

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

5 T$ @- F. D: W/ S. e' f

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 */
   " Q* T7 m4 F5 Q
2. uint32_t Computed_Ciphertext[AES_DATA_SIZE];
   
3. /* 计算得到的明文 */
   & [$ D) h3 l+ h+ P+ j
4. uint32_t Computed_plainText[AES_DATA_SIZE];
   
5. 
   4 s4 m8 |( F' K8 e) G+ s  x1 @$ Q
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
   ' ~3 q! y2 L+ B0 ?8 H8 Q4 H8 z& C( l/ I
10. };
    
11. /* 加密前的明文 */
    
12. uint32_t AES_plainText[AES_DATA_SIZE] =
    ( p( {# j: s& @9 m
13. {
    1 A# y, S% |  A5 n
14.   0x00010203, 0x04050607, 0x08090a0b, 0x0c0d0e0f
    
15. };
    
16. 
    
17. /* AES ECB使用用户自定义128bit秘钥加密后的秘文 */
    9 V+ K! |2 o0 H. g
18. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_user_defined_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
19. {
    ) o0 i) V! m: @0 G- ~
20.   0x279FB74A, 0x7572135E, 0x8F9B8EF6, 0xD1EEE003
    
21. };
    4 F" G3 N. B+ }. j# p
22. /* AES ECB使用cube默认128bit秘钥加密后的秘文 */
    & S  x, j9 K# Q, T( W1 H
23. uint32_t AES_ECB_Ciphertext_cubeDefault_128bitKey[AES_DATA_SIZE] =
    
24. {
    
25.   0x7ACA0FD9, 0xBCD6EC7C, 0x9F974666, 0x16E6A282
    & ?. Z* _; ^5 x9 M1 \6 r
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

# M+ G0 X+ n+ y" \& Y  u

然后在加一下宏定义

1. /* AES加解密阻塞式函数超时时间 */
   
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
   - Q# D( x9 i" J: t  l6 |% ?' d
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)
   
7. /* AES加解密秘钥的长度（bit） */
   & w) @' A" S8 s6 G0 j$ ?  m
8. #define AES_KEY_SIZE_BIT 128
   8 o  O1 L$ ^1 N# v( @, {( @
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)
   1 j& P* Z, y+ s" o2 V0 \/ a
2. {
   4 E+ z) G0 h2 D4 q+ |9 ?
3.   for (uint8_t i = 0; i < Size; i++)
   4 x  `! g4 L/ o* h* R3 {- v
4.   {
   , v5 Z# @0 K/ p2 g
5.     printf("%02X ", ((*pData & 0xFF000000) >> 24));
   
6.     printf("%02X ", ((*pData & 0x00FF0000) >> 16));
   
7.     printf("%02X ", ((*pData & 0x0000FF00) >> 8));
   ) G1 \! D' A( D3 |! ^
8.     printf("%02X ", ((*pData & 0x000000FF)));
   ; A3 `) z( [3 D) i. K* L" @
9.     pData++;
   
10.   }
    + ?+ G5 O% @1 ]) A) M3 {$ k9 ^
11.   printf("\r\n");
    
12. }
    ( {" l" d0 Y1 ~+ Z( n7 i. o3 T! H
13. 
    4 B" K; s- j* G0 z2 a8 j
14. void AES_encrypt_test(uint32_t *plainText)
    3 f8 m( B- M2 G0 Y# z  e! o
15. {
    9 L2 K$ ]: `) F
16.   printf("plainText = ");
    / J% |3 H. A! P7 C7 p: X) J2 E
17.   dump_data(plainText, AES_DATA_SIZE);
    1 |+ N( U$ m# j, ?
18. 
    ) @8 K( O" V/ u1 k$ E
19.   if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, plainText, AES_DATA_SIZE, Computed_Ciphertext, AES_TIMEOUT_VALUE) == HAL_OK)
    ' p4 u% z1 d0 R  w3 q3 v
20.   {
      O( p; Y2 P1 S' S! T
21.     printf("AES encrypt success\r\n");
    
22.     printf("Computed_Ciphertext = ");
    
23.     dump_data(Computed_Ciphertext, AES_DATA_SIZE);
    
24.   }
    
25.   else
    ; R. L  c+ Z' u4 u: o
26.   {
    3 a# {" ~. r8 I% G) [7 X
27.     printf("AES encrypt error\r\n");
    : g( }" M8 z6 s: ^* L: Z& R! ^
28.     Error_Handler();
    - S3 t! v# m. L
29.   }
    
30.   printf("\r\n");
    
31. }
    
32. 
    ( p* d( j. V4 p4 f# Y  `4 C
33. void AES_dencrypt_test(uint32_t *cipherText)
    2 K) W" D$ s" H6 S
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)
    
39.   {
    
40.     printf("AES dencrypt success\r\n");
    
41.     printf("Computed_plainText = ");
    - o/ k- H1 e' R1 o) c, @
42.     dump_data(Computed_plainText, AES_DATA_SIZE);
    
43.   }
    
44.   else
    4 R& K+ m8 `! X! u' r# H; j# P
45.   {
    
46.     printf("AES dencrypt error\r\n");
    * j' m5 ?6 L6 M4 [
47.     Error_Handler();
    4 P  A' f; Z( x8 ~" N
48.   }
    5 S3 @! K' P! [# I2 d- s
49.   printf("\r\n");
    1 f! n# U+ D2 Y0 |5 x1 K
50. }

复制代码

2 O8 `# Y/ u: u7 q1 }# K
8 c$ t! Y; ]0 ~: f( B, g3 J

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

3 V7 |/ H( j9 m, K3 [4 y! ~' G) r% A

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()
   ( k8 m: F9 r1 L, _( X& v" x
2. {
   9 B" `$ U; L& L7 A& [% ~
3.   printf("change AES KEY to user_defined_AesKey_128bit\r\n");
   
4.   /* 先去初始化 */
   / H9 [8 t6 A+ M2 A+ g
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   ( s* M1 [" x" |! u2 [% I5 T
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   9 {( L3 }9 c; Y: S0 @' O* D* M! q/ |
10. 
    0 b" {5 `4 D) ~% d' G9 _1 O& n
11.   /* 修改使用的秘钥 */
    
12.   hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)user_defined_AesKey_128bit;
    
13. 
    . J* ~6 G) y7 @
14.   /* 再次初始化 */
    
15.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
16.   {
    $ c6 p3 i. X' c* @' I1 h4 C
17.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
      o0 F2 m( p" B4 K
18.     Error_Handler();
    3 q4 l$ ]( T0 s& P7 ^: 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();
   * X- P+ Q& f% h* u" q6 N6 I5 S
2. 
   
3.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
   
4.   AES_encrypt_test(&AES_plainText[0]);
   + o3 M+ f9 w4 u% k' N. A. h
5.   printf("AES ECB use user defined key 128Bit dencrypt test\r\n");
   " h7 n9 z8 x) G; k: T
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

1 f, }1 `: a2 p0 Z  m4 |8 d

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
   
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");
   0 i3 v; y1 g8 V+ Q6 e
4.   /* 先去初始化 */
   . j$ U0 Z1 X* h" t/ \  f
5.   if (HAL_CRYP_DeInit(&hcryp) != HAL_OK)
   
6.   {
   
7.     printf("HAL_CRYP_DeInit error\r\n");
   3 u( S) r- s* c5 M, Z+ C- z, G; S
8.     Error_Handler();
   
9.   }
   
10. 
    % @) w6 h$ g5 ^4 J5 D$ z, }
11.   /* 修改为CBC模式 */
    
12.   hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
    
13.   /* 设置IV */
    2 b! D$ b7 J& E0 o7 a  ]
14.   hcryp.Init.pInitVect  = AES_CBC_IV;
    6 n* ^; t! S- Z9 M  Y0 m4 P
15. 
    
16.   /* 再次初始化 */
    9 y: e7 t+ w2 n* b- \% T9 \
17.   if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
    
18.   {
    . B, z1 ~, o/ b, ?$ a
19.     printf("HAL_CRYP_Init error\r\n");
    ) M4 F8 X4 Q$ y4 K8 u' U% s2 a0 L
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();
   3 e" }; s3 a6 V6 D3 ^) m
2. 
   
3.   printf("AES CBC use user defined key 128Bit encrypt test\r\n");
     n7 y& \* e" h4 H3 g' D
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。

* ?7 U( o1 i$ U9 T9 Y& ~$ _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
9 H' J0 e8 X& J: t5 B3 K

好详细啊👍