2019-2020-1 《信息安全系统设计基础》 20175234 20175205 20175217 实验二 固件程序设计

2019-2020-1 20175234 20175205 20175217 实验二 固件程序设计

实验内容

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1-MDK

实验要求

• 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

实验步骤

• 按照实验指导书上的操作进行软件安装

• 运行 uVision4，点 File>>License Management-->复制 CID

• 运行keil-MDK注册机（在“Z32开发指南2.软件资料keil-MDK 注册机”双击“keil mdk474注册机”）

• 粘贴 CID 并选择 ARM。

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2-LED

实验要求

• 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

• 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

• 实验报告中分析代码

实验步骤

• 首先先在 KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，操作过程为：

1. 打开 keil uVision4 MDK。
2. 新建工程选择 Project——>New uVision Project。
3. 在弹出的安装路径窗口选择安装路径文件夹，并为工程命名。
4. 在芯片库选择框选择库 Generic SC000 Device Database。
5. 点开 ARM 结构目录，选择 SC000，点击 OK，搭建完成。
6. 搭建成功截图：

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• 完成LED等闪烁实验
• 在 user 组和 driver组下分别双击Main.c和Gpio.c，就可以看到程序的源代码。打开 Main.c，代码如下：
  

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• 打开“Z32 开发指南实验1-LED闪烁”目录的工程文件。编译工程，产生后缀名为.bin 的可执行代码。

• 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32下载调试工具”目录打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，进行下载调试。

• 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。我们点击窗口右下方“确认下载”一栏的“浏览”，选择程序路径为“Z32开发指南实验 1-LED闪烁in32HUA.bin”）打开，最后点击下载。

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控制LED闪烁的代码

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++) ;
  }
}

观察LED闪烁情况

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3-UART

实验要求

• 注意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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
• 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
• 实验报告中分析代码

实验步骤

• 首先和实验二中一样在 KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库
  

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• 然后完成UART发送与中断接收实验,代码如下
  

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• 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.bin 的可执行代码。
• 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32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，进行下载调试。
• 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。我们点击窗口右下方“确认下载”一栏的“浏览”，选择程序路径为“Z32开发指南实验 8-SM1in32HUA.bin”并打开，最后点击下载。
  

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代码分析

• 串口相关函数：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
• 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
• void UART_BrpSet(UINT16set)是波特率设置函数，串口实验波特率设置为 115200
• void UART_Init(void)是串口初始化函数，实现配置串口时钟、使能中断
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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. 发送16位数“0x AA”，换行，在发送字符串“hzyy”，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
6. 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

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4-国密算法

实验要求

• 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？
• 《密码学》课程中分别有哪些对应的算法？
• 提交2，3两个问题的答案
• 提交在Ubuntu中运行国密算法测试程序的截图

实验步骤

问2

• SM1 为对称加密。其加密强度与AES相当。该算法不公开，调用该算法时，需要通过加密芯片的接口进行调用。
• SM2为非对称加密，基于ECC。该算法已公开。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。ECC 256位（SM2采用的就是ECC 256位的一种）安全强度比RSA 2048位高，但运算速度快于RSA。
• SM3 消息摘要。可以用MD5作为对比理解。该算法已公开。校验结果为256位。
• SM4 无线局域网标准的分组数据算法。对称加密，密钥长度和分组长度均为128位。

问3

• SM1：密码学对应算法：DES，AES；
• SM2：密码学对应算法：ECC椭圆曲线算法；
• SM3：密码学对应算法：SHA-1，SHA-3，MD5；
• SM4：密码学对应算法：DES，AES。

运行结果

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5-SM1

实验要求

• 注意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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图

• 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

• 实验报告中分析代码

实验步骤

• 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32 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，进行下载调试
• 实验结果