2019-2020-1 20175204 20175202 20175216 《信息安全系统设计基础》实验二 固件程序设计
组员 20175204 张湲祯 20175202 葛旭阳 20175216 张雪原
任务一【MDK】
一、实验任务：
- 不经老师允许不准烧写自己修改的代码
- 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）
- 提交破解程序中产生LIC的截图
- 提交破解成功的截图
二、实验步骤：
1.用管理员身份运行uVision4；
2.点击File、License Management，将CID复制下来；
3.运行keil-MDK注册机；
4.在CMRK4-FJN5H中粘贴入CID选择ARM；
三、实验结果截图：
任务二 【LED】
一、实验任务：
- 不经老师允许不准烧写自己修改的代码
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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
3.参考云班课资源中“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
4.实验报告中分析代码
二、实验步骤：
1.以管理员身份打开uVision4 MDK；
2.依次选择Project和New uVision Project来新建工程；
3.为新工程命名，并在芯片库中选择Generic SC000 Device Database；
4.打开ARM结构目录，选择SC000，完成搭建,如下图；
5.打开Main.c，代码如下；
int main(void)
{
/*********************此段代码勿动***********************/
//系统中断向量设置，使能所有中断
SystemInit ();
// 返回 boot 条件
if(0 == GPIO_GetVal(0))
{
BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
}
/*********************此段代码勿动***********************/
GPIO_PuPdSel(0,0); //设置 GPIO0 为上拉
GPIO_InOutSet(0,0); //设置 GPIO0 为输出
while(1)
{
delay(100);
GPIO_SetVal(0,0); //输出低电平，点亮 LED
delay(100);
GPIO_SetVal(0,1); //输出高电平，熄灭 LED
}
}
//延时函数，当系统时钟为内部 OSC 时钟时，延时 1ms
void delay(int ms)
{
int i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<950;i++) ;
}
}6.打开老师所给资源中的实验1-LED闪烁工程文件，完成编译后即可产生xxx.bin可执行代码；
7.将实验箱接入电源，用USB公对公线将实验箱的USB接口连接到电脑的USB接口上，打开调试工具NZDownloadTool.exe。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，随后下载调试；
8.当左边框出现1设备已连接时，设备选择中显示芯片型号，此时就可以下载程序了。点击窗口右下方的浏览，选择程序路径为(Z32开发指南\实验 1-LED闪烁\bin\Z32HUA.bin）打开，点击下载。
三、实验结果截图：
四、对代码的分析：
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。
任务三 【UART】
一、实验任务：
1.注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码;
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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图;
3.参考云班课资源中“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;
4.实验报告中分析代码
二、实验步骤：
1.在KEIL-MDK中添加Z32 SC-000芯片库，步骤同实验二；
2.在user组和driver组下分别打开Main.c和Uart.c，Uart.c代码如下；
**Uart.c**
extern UINT8 shuju_lens;
extern UINT8 uart_rx_num;
extern UINT8 uart_rx_end;
void UART_Irq Service(void)
{
//*****your code*****/
UARTCR &= ~TRS_EN;
{
do
{
shuju[uart_rx_num] = UARTDR;
if(shuju[uart_rx_num]=='\r'||shuju[uart_rx_num]=='\n')
{
shuju_lens = uart_rx_num;
uart_rx_num=0;
uart_rx_end=1;
}
else uart_rx_num++;
}
while(FIFO_NE & UARTISR);
}
UARTCR |= TRS_EN;
}
/**
* @
函数：波特率设置
* @set
：
0-
默认波特率
115200
，其他：需根据时钟源和分频计算出
set =
时
钟
(hz)/
波特率
* @
返回
: none
*/
void UART_Brp Set(UINT16 set)
{
UINT16 brp=0;
UINT8 fd=0;
if(0 == set)
{
//uartband@115200bps
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x80;
switch(fd)
{
case 0x80: /*
外部时钟
12M
晶振
*/
brp = 0x0068;
break;
case 0x00: /*
内部时钟
*/
brp = 0x00AD;
break;
default:
brp = 0x00AD;
break;
}
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x7f ;
brp = brp/(fd+1);
}
else
{
brp = set;
}
UARTBRPH = (UINT8)((brp >> 8) & 0x FF);
UARTBRPL = (UINT8)((brp) & 0x FF);
}
/**
* @
函数：初始化
* @
返回：
none
*/
void UART_Init(void)
{
IOM->CRA |= (1<<0); //
使能
Uart
接口
SCU->MCGR2 |= (1<<3); //
使能
Uart
总线时钟
/******
配置
Uart
时钟（建议使用外部晶振）
******/
SCU->SCFGOR |= (1<<6);//
使能外部晶振
SCU->UARTCLKCR |= (1<<7);//
使用外部时钟
// SCU->UARTCLKCR &= ~(1<<7);//
使用内部
OSC
时钟
UART_Brp Set(0); //
设置波特率为默认
115200
UARTISR = 0x FF; //
状态寄存器全部清除
UARTCR |= FLUSH; //
清除接收
fifo
UARTCR = 0; //
偶校验
/******
配置中断使能
******/
UARTIER |= FIFO_NE;
// UARTIER |= FIFO_HF;
// UARTIER |= FIFO_FU;
// UARTIER |= FIFO_OV;
// UARTIER |= TXEND;
// UARTIER |= TRE;
Module Irq Register(Uart_Exception, UART_Irq Service); //
挂载中断号
}
/**
* @
函数：
Uart
发送一个字节
* @dat:
要发送的数据字节
* @
返回：
None
*/
void UART_Send Byte(UINT8 dat)
{
UARTCR |= TRS_EN;
UARTDR = dat;
do
{
if(UARTISR & TXEND)
{
UARTISR |= TXEND;//
清除发送完成标志，写
1
清除
break;
}
}
while (1);
UARTCR &= (~TRS_EN);
}
/**
* @
函数：
Uart
发送一个字符串
* @str:
要发送的字符串
- 76 -
shuju_lens = uart_rx_num;
uart_rx_num=0;
uart_rx_end=1;
}
else uart_rx_num++;
}
while(FIFO_NE & UARTISR);
}
UARTCR |= TRS_EN;
}
/**
* @
函数：波特率设置
* @set
：
0-
默认波特率
115200
，其他：需根据时钟源和分频计算出
set =
时
钟
(hz)/
波特率
* @
返回
: none
*/
void UART_Brp Set(UINT16 set)
{
UINT16 brp=0;
UINT8 fd=0;
if(0 == set)
{
//uartband@115200bps
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x80;
switch(fd)
{
case 0x80: /*
外部时钟
12M
晶振
*/
brp = 0x0068;
break;
case 0x00: /*
内部时钟
*/
brp = 0x00AD;
break;
default:
brp = 0x00AD; extern UINT8 shuju[64];
extern UINT8 shuju_lens;
extern UINT8 uart_rx_num;
extern UINT8 uart_rx_end;
void UART_Irq Service(void)
{
//*****your code*****/
UARTCR &= ~TRS_EN;
{
do
{
shuju[uart_rx_num] = UARTDR;
if(shuju[uart_rx_num]=='\r'||shuju[uart_rx_num]=='\n')
{
- 80 -
* @
返回：
None
*/
void UART_Send Num(INT32 num)
{
INT32 cnt = num,k;
UINT8 i,j;
if(num<0) {UART_Send Byte('-');num=-num;}
//
计算出
i
为所发数据的位数
for(i=1;;i++)
{
cnt = cnt/10;
if(cnt == 0) break;
}
//
算出最大被除数从高位分离
k = 1;
for(j=0;ji)
{
UART_Send Byte(buf[i]);
i=i+1;
}
}
/**
* @
函数：
Uart
发送一个十进制整数
* @num:
要发送的整数
break;
}
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x7f ;
brp = brp/(fd+1);
}
else
{
brp = set;
}
UARTBRPH = (UINT8)((brp >> 8) & 0x FF);
UARTBRPL = (UINT8)((brp) & 0x FF);
}
/**
* @
函数：初始化
* @
返回：
none
*/
void UART_Init(void)
{
IOM->CRA |= (1<<0); //使能Uart接口
SCU->MCGR2 |= (1<<3); //
使能
Uart
总线时钟
/******
配置
Uart
时钟（建议使用外部晶振）
******/
SCU->SCFGOR |= (1<<6);//
使能外部晶振
SCU->UARTCLKCR |= (1<<7);//
使用外部时钟
// SCU->UARTCLKCR &= ~(1<<7);//
使用内部
OSC
时钟
UART_Brp Set(0); //
设置波特率为默认
115200
UARTISR = 0x FF; //
状态寄存器全部清除
UARTCR |= FLUSH; //
清除接收
fifo
UARTCR = 0; //
偶校验
*/
void UART_Send Hex(UINT8 dat)
{
UINT8 ge,shi;
UART_Send Byte('0');
UART_Send Byte('x');
ge = dat%16;
shi = dat/16;
if(ge>9) ge+=7; //
转换成大写字母
if(shi>9) shi+=7;
UART_Send Byte(0x30+shi);
UART_Send Byte(0x30+ge);
UART_Send Byte(' ');
}
/**
* @
函数：
Uart
接收一个字节
* @param receive addsress
* @
返回：
flag
*/
UINT8 UART_Get Byte(UINT8 *data)
{
UINT8 ret= 0;
if(0 != (UARTISR & FIFO_NE))
{
*data = UARTDR;
ret = 1;
}
return ret;
}
/**
* @
函数：
Uart
接收多个字节
* @param receive addsress
* @len
：
长度
* @
返回：
none
*/
void UART_Receive(UINT8 *receive, UINT8 len)
{
while(len != 0)
{
if(len >= 4)
{
while (!(UARTISR & FIFO_FU));
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
len -= 4;
}
else if(len >= 2)
{
while (!(UARTISR & FIFO_HF));
*receive++ = UARTDR;
*receive++ = UARTDR;
len -= 2;
}
else
{
while (!(UARTISR & FIFO_NE));
*receive++ = UARTDR;
len--;
}
}
}
-------------
**main.c**
UINT8 shuju_lens;
UINT8 shuju[64];
UINT8 uart_rx_num;
UINT8 uart_rx_end;
int main(void)
{
/*********************
此段代码勿动
***********************/
//
系统中断向量设置，使能所有中断
System Init ();
//
返回
boot
条件
if(0 == GPIO_Get Val(0))
{
Bt Api Back(0x55555555, 0x AAAAAAAA);
}
/*********************
此段代码勿动
***********************/
UART_Init(); //
初始化
Uart
UART_Send Byte('A'); //Uart
发送一个字符
A
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
UART_Send String("Welcome to Z32HUA!"); //Uart
发送字符串
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
UART_Send Num(1234567890); //Uart
发送一个十进制数
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
UART_Send Hex(0x AA); //Uart
发送一个十六进制数
UART_Send Byte('\r');UART_Send Byte('\n');//
换行
while(1)
{
if(uart_rx_end)
{
uart_rx_end=0;
uart_Send String(shuju,shuju_lens);
}
} //
等待接收中断。
}
//
延时函数，当系统时钟为内部
OSC
时钟时，延时
1ms
void delay(int ms)
{
int i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<950;i++) ;
}
} 3.打开实验8-SM1工程文件。编译工程，产生xxx.bin 可执行代码；
4.将实验箱接入电源，用USB公对公线将实验箱的USB接口连接到电脑的USB接口上，随后打开Z32下载调试工具 NZDownloadTool.exe。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，随后进行下载调试；
5.当左边框出现1设备已连接，设备选择中显示芯片型号，此时就可以下载程序了。此时点击窗口右下浏览，选择程序路径为Z32开发指南\实验 8-SM1\bin\Z32HUA.bin并打开，最后点击下载。
三、实验结果截图：
四、对代码的分析：
串口相关函数:
1.包括串口中断服务、波特率设置、串口初始化、发送/接收单字节、发送字符串、发送单个十进制整数、发送单个十六进制整数、发送某一长度的字符串、接收多字节函数;
2.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PC机;
3.void UART_BrpSet(UINT16set)是波特率设置函数，串口实验波特率设置为 115200;
4.void UART_Init(void)是串口初始化函数，实现配置串口时钟、使能中断;
5.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;
6.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;
7.void uart_Send String(UINT8 buf[],UINT8length)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;
8.void UART_Send Num(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;
9.void UART_Send Hex(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;
10.UINT8 UART_Get Byte(UINT8 data)是接收单字节函数，使用此函数接收单字节数据;
11.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“0x AA”，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。
任务四 【国密算法】
一、实验任务:
- 网上搜集国密算法标准SM1,SM2,SM3,SM4；
- 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；
- 四个算法的用途？；
4.《密码学》课程中分别有哪些对应的算法？；
5.提交2，3两个问题的答案；
6.提交在Ubuntu中运行国密算法测试程序的截图。
二、实验步骤:
SM1：
1.类型：对称分组算法；
2.用途：芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域；
3.《密码学》课程对应算法：DES，AES；
4.该算法不公开，所以无法获得源码。
SM2：
1.类型：椭圆曲线公钥密码算法；
2.用途：密钥管理，数字签名，电子商务，PKI，信息及身份认证等信息安全应用领域；
3.《密码学》课程对应算法：ECC椭圆曲线算法；
4.测试结果截图；
SM3：
1.类型：杂凑算法；
2.用途：商用密码应用中的数字签名和验证，消息认证码的生成与验证以及随机数的生成；
3.《密码学》课程对应算法：：SHA系列算法，MD系列算法、MAC；
4.测试结果截图：
SM4：
1.类型：对称分组算法
2.用途：无线局域网产品, 用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。
3.密码学对应算法：DES，AES
4.测试结果截图：
任务五 【SM1】
一、实验任务:
1.注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码;
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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图;
3.参考云班课资源中“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；
4.实验报告中分析代码。
二、实验步骤：
1.打开Z32 开发指南\实验8-SM1目录的工程文件。编译工程，产生后缀名为xxx.bin 可执行代码;
2.在 user组下分别打开Main.c和SLE4428.c，可以得到主函数代码和SLE4428程序的源代码。其中工程文件目录的 algorithm文件夹包含了Z32HUA_ALG．ALG函数库，其中包含了国密的加解密算法相关函数库，SM1加解密函数的调用需要这个库的支持；
3.将实验箱接入电源，用USB公对公线将实验箱的USB接口连接到电脑的USB接口上，在电脑上找到Z32 开发指南\2.软件资料\Z32 下载调试工具目录打开 Z32下载调试工具NZDownloadTool.exe。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，随后进行下载调试，并进行加解密;
三、实验结果截图：
任务六 【清理】
一、实验任务:
1.实验结束后，把实验室原来的网线插回，否则以后做实验的同学无法开机。
二、实验结果截图：
实验总结
本次实验我们小组首先遇到了很多问题，首先是实验箱的问题：一、在做LED实验时，代码显示的颜色不正确，识别不出来；后来经过多次尝试后发现文件命名必须为全英文，不能存在中文字符，在更改后，成功完成了该实验。二、在编译代码时报错，原来我们课上所讲的编译指令都是基于Linux系统的，在这里并不适用，在更换方法后，问题得到解决。