2017-2018-1 20155227 20155318 实验二 固件程序设计

2017-2018-1 20155227 20155318 实验二 固件程序设计

实验目的，实验步骤

实验过程如下。

实验二 固件程序设计-1-MDK

 0． 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
 1． 两人（个别三人）一组
 2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.1-1.5安装MDK，JLink驱动，注意，要用系统管理员身分运行uVision4，破解MDK（破解程序中target一定选ARM）
 3． 提交破解程序中产生LIC的截图
 4． 提交破解成功的截图

• 安装MDK-ARM→安装ULINK驱动→破解MDK4.74→将生成的CID粘至keil-MDK→选择ARM点generate生成LIC→将生成的LIC复制到new LIC中→ADD LIC破解成功

实验二 固件程序设计-2-LED

 0． 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
 1． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
 2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.9”完成LED实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图
 3． 实验报告中分析代码

• 安装SC000库->安装打开keilMDK新建工程->芯片库选择Generic SC000 Device Database库→点开 ARM 结构目录，选择SC000，完成工程搭建
  

• LED实验：编译代码

• 连接下载调试工具 NZDownloadTool，后下载代码

• 产生led闪烁的现象

• 主函数代码的执行过程为：

1) 系统初始化，中断设置，使能所有中断；
2) 判断按键，返回 boot 条件，确认是否进行程序下载；
3) 设置 GPIO0 状态为上拉输出；
4) 进入循环程序，LED 灯间隔 100ms 闪烁；
需要注意：程序初始化至 GPIO 配置的代码不能随意更改，否则无法初始化
芯片，下载程序。

实验二 固件程序设计-3-UART

 0． 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
 1． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
 2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.0”完成UART发送与中断接收实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图
 3． 实验报告中分析代码

• 添加芯片过程同前一道题，这里就省略了
• 编译后将程序下载到试验箱上（这里需注意：打开 Z32 的电源开关前，按住 Reboot 按键不放，两次打开电源开关，Z32 即可被电脑识别）

• 使用串口调试助手（sscom）观察串口通信收发的数据（在控制面板——设备管理器——端口，查看串口线所占用的PC端口，本机是COM3）
• 关闭 Z32 电源开关，再打开，程序自动运行，可以在串口调试助手看到如下
  实验现象，证明 PC 机串口已经接收到 Z32 串口发送来的信息
  

1) void UART_IrqService(void)是串口中断服务函数，本实验中实现串口中
断执行子程序，从 PC 端串口调试助手发送数据至 Z32，Z32 再经串口
发送给 PC 机；
2) void UART_BrpSet(UINT16 set)是波特率设置函数，串口实验波特率设置
为 115200；
3) void UART_Init(void)是串口初始化函数，实现配置串口时钟、使能中断；
4) void UART_SendByte(UINT8 dat)是发送单字节函数，使用此函数一次发
送一个字节数据；
5) void UART_SendString(UINT8 * str)是发送字符串函数，使用此函数发送
字符串数据；
6) void uart_SendString(UINT8 buf[],UINT8 length)是发送某一长度的字符
串函数，实现发送一定长度的字符串数据。
7) void UART_SendNum(INT32 num)是发送单个十进制整数函数，使用此
函数发送一个十进制整数；
8) void UART_SendHex(UINT8 dat)是发送单个十六进制整数函数，使用此
函数发送一个十六进制整数；
9) UINT8 UART_GetByte(UINT8 *data)是接收单字节函数，使用此函数接
收单字节数据；
10) void UART_Receive(UINT8 *receive, UINT8 len) 是接收多字节函数，使
用此函数接收多个字节数据；

主函数：
1) 系统初始化，中断设置，使能所有中断；
2) 判断按键，返回 boot 条件，确认是否进行程序下载；
3) 初始化 Uart，使能 Uart 接口，配置 Uart 中断并使能；
4) 先发送单个字符“A”，换行，再发送字符串“Welcome to Z32HUA!”，
换行，发送数字串“1234567890”，换行，再发送 16 位数“0xAA”，换
行。
5) 进入 while 循环程序，等待串口中断到来并判断数据是否接收完毕，若
中断到来，转入执行串口中断服务程序，待接收数据完毕，Z32 将数据
发回串口助手。

实验二 固件程序设计-4-国密算法

0．  网上搜集国密算法标准SM1,SM2,SM3,SM4
1．  网上找一下相应的代码和标准测试代码，在Ubuntu中分别用gcc和gcc-arm编译
2．  四个算法的用途？
3．  《密码学》课程中分别有哪些对应的算法？
4．  提交2，3两个问题的答案
5．  提交在Ubuntu中运行国密算法测试程序的截图

• 国密即国家密码局认定的国产密码算法。主要有SM1，SM2，SM3，SM4。密钥长度和分组长度均为128位。

• SM1 为对称加密。其加密强度与AES相当。

• SM2为非对称加密，基于ECC。由于该算法基于ECC，故其签名速度与秘钥生成速度都快于RSA。

• SM3 消息摘要。校验结果为256位。SM3算法的压缩函数与SHA-256的压缩函数具有相似的结构,但是SM3算法的设计更加复杂。

• SM4 无线局域网标准的分组数据算法。目的是为了加密保护静态储存和传输信道中的数据对称加密，密钥长度和分组长度均为128位。

• 《密码学》课程中有AES、RSA、MD5（SHA-1）、DES这几个算法分别与SM1，SM2，SM3，SM4对应。

• SM2算法实现：

• SM3算法实现：

• SM4算法实现：

实验二 固件程序设计-5-SM1

 0． 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
 1． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
 2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.16”完成SM1加密实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图
 3． 实验报告中分析代码

• 编译和下载过程与之前的相同，此处直接展示实验结果
  

• 代码分析如下：
  

实验中的问题和解决过程

• 问题1 运行SM2时出现“未定义的引用”的问题。
  

• 解决:参考杜可欣同学的博客，先重新安装了openssl 和 libssl-dev。

两条命令分别为：

sudo apt-get remove openssl libssl-dev
sudo apt-get install openssl libssl-dev -y

接着，在编译时添加参数
-lssl -lcrypto，成功解决该问题。

• 问题2：破解MDK4.74出现如下错误：

• 解决：在运行uvision没有用管理员身份进入，直接双击软件运行，使用的是默认用户权限，而右键→管理员身份运行，可以获得最高权限

实验体会

本次实验的实验步骤很简单，只要一步步按部就班就行，在运行SM2时遇到的找不到库的问题，也提醒了我们gcc在编译的时候要注意各文件的依赖顺序。

参考资料

• 信息安全系统实验箱指导书
• 杜可欣同学的博客