2018-2019-1 20165207 20165209 20165215 实验二——固件程序设计
任务一 MDK
实验目的
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，1.1-1.5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）
2. 提交破解程序中产生LIC的截图
3. 提交破解成功的截图
实验步骤
- 将"mdk474.exe"文件安装在自己创建的名为“Keil 4”的文件夹中
- 在同一文件夹下安装ULINK 驱动
- 右键点击桌面上创建的快捷方式“Keil uVision4”，选择“以管理员身份运行”
- 点击File->License Management…，在弹出的窗口中复制CID
- 再运行 keil-MDK 注册机，粘贴 CID 并选择 ARM，然后点击 generate 生成 LIC
- 将注册机生成的 LIC 复制到 keil4中的 LIC 输入框中，点击 Add LIC，破解完成
任务二
实验目的
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
- 在"Keil 4"文件夹下安装 MDK-ARM_AddOn_SC000_Support.exe 文件
- 以管理员身份运行“Keil uVision4”后，选择 Project——>New uVision Project新建工程
- 在芯片库选择框选择Generic SC000 Device Database ，点击Ok
- 点开 ARM 结构目录，选择 SC000，点击 OK，安装完成
- 打开“Z32 开发指南实验 1-LED 闪烁”目录的工程文件，编译主函数产生后缀名为.bin 的可执行代码
- 用USB线连接电脑和试验箱，打开NZDloadTool.exe
- 按住Reboot按钮的同时两次开关试验箱左上角部分的电源开关，Z32被识别，Download tool界面左侧显示已连接设备，然后浏览之前编译生成的.bin文件，点击下载
- 对实验箱重新给电，即可观察到L2灯开始闪烁
代码分析
int main(void)
{
SystemInit (); //系统中断向量设置，使能所有中断
if(0 == GPIO_GetVal(0))
{
BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
}
//判断按键，返回 boot 条件，确认是否进行程序下载；
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
}
//进入循环程序， LED 灯间隔 100ms 闪烁。
}
任务三
实验目的
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，1.10”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
实验步骤
- 打开“UART发送与中断接收”目录下的Z32HUA.uvproj工程文件并编译，将生成的.bin文件下载到实验箱
- 除了用USB公线连接电脑和实验箱外，还需要用9针串口线将 Z32 模块的串口与电脑USB接口连接
- 在电脑上打开串口助手，选择对应的串口号，设置波特率为115200， 偶校验（Even），选中“发送新行”，然后打开串口
- 对Z32重新给电，程序自动运行，可以在串口调试助手中看到PC机 串口接收到 Z32 串口发送来的信息
代码分析
串口相关函数包括中断服务、波特率设置初始化发送 /接收单 字节、发送符串单个十进制整数、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，本实验现断执行子程序，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
void UART_IrqService(void)
{
UARTCR &= ~TRS_EN;
{
do
{
shuju[uart_rx_num] = UARTDR;
if(shuju[uart_rx_num]=='
'||shuju[uart_rx_num]=='
')
{
shuju_lens = uart_rx_num;
uart_rx_num=0;
uart_rx_end=1;
}
else uart_rx_num++;
}
while(FIFO_NE & UARTISR);
}
UARTCR |= TRS_EN;
}
- void UART_BrpSet(UINT16 set) 是波特率设置 函数，串口实验波特率设置为115200
void UART_BrpSet(UINT16 set)
{
UINT16 brp=0;
UINT8 fd=0;
if(0 == set)
{
//uartband@115200bps
fd = SCU->UARTCLKCR & 0x80;
switch(fd)
{
case 0x80: /*内部时钟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) & 0xFF);
UARTBRPL = (UINT8)((brp) & 0xFF);
}
- 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_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);//使用外部晶振
SCU->UARTCLKCR |= (1<<7);//使用外部时钟
// SCU->UARTCLKCR &= ~(1<<7);//使用默认OSC时钟
UART_BrpSet(0); //设置波特率为默认115200
UARTISR = 0xFF; //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;
ModuleIrqRegister(Uart_Exception, UART_IrqService); //挂载终端号
}
- 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_SendByte(UINT8 dat)
{
UARTCR |= TRS_EN;
UARTDR = dat;
do
{
if(UARTISR & TXEND)
{
UARTISR |= TXEND;//清楚发送完成标志，写1清除
break;
}
}
while (1);
UARTCR &= (~TRS_EN);
}
- 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_SendString(UINT8 * str)
{
UINT8 *p ;
p=str;
while(*p!=0)
{
UART_SendByte(*p++);
}
}
- void uart_SendString(UINT8 buf[],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据
void uart_SendString(UINT8 buf[],UINT8 length)
{
UINT8 i=0;
while(length>i)
{
UART_SendByte(buf[i]);
i=i+1;
}
}
- 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
void UART_SendHex(UINT8 dat)
{
UINT8 ge,shi;
UART_SendByte('0');
UART_SendByte('x');
ge = dat%16;
shi = dat/16;
if(ge>9) ge+=7; //换成大写字母
if(shi>9) shi+=7;
UART_SendByte(0x30+shi);
UART_SendByte(0x30+ge);
UART_SendByte(' ');
}
- UINT8 UART_GetByte(*data) 是接收单字节函数 是接收单字节函数 数，使用此函数接 收单字节数据
UINT8 UART_GetByte(UINT8 *data)
{
UINT8 ret= 0;
if(0 != (UARTISR & FIFO_NE))
{
*data = UARTDR;
ret = 1;
}
return ret;
}
- void UART_Receive(UINT8 *receive, len) 是接收多字节函数 ，使 用此函数接收多个字节据
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--;
}
}
}
- 主函数
int main(void)
{
SystemInit (); //系统中断向量设置，使能所有中断
if (0 == GPIO_GetVal(0))
{
BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
}
// 判断按键，返回boot条件，确认是否进行程序下载
UART_Init(); //初始化 Uart, 使能 Uart 接口，配置 Uart 中断并使能；
UART_SendByte('A'); //Uart 发送一个字符 A
UART_SendByte('
');UART_SendByte('
');//换行
UART_SendString("Welcome to Z32HUA!"); //Uart 发送字符串
UART_SendByte('
');UART_SendByte('
');//换行
UART_SendNum(1234567890); //Uart发送一个十进制数
UART_SendByte('
');UART_SendByte('
');//换行
UART_SendHex(0xAA); //Uart 发送一个十六进制数
UART_SendByte('
');UART_SendByte('
');//换行
while(1) { if(uart_rx_end)
{
uart_rx_end=0;
uart_SendString(shuju,shuju_lens);
}
} //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
- SM1算法
- 类型：分组对称加解密算法
- 用途：电子政务、电子商务、VPN加密、文件加密、通信加密、数字电视、电子认证及国民经济的各个应用领域。
- 对应《密码学》课程中的AES、DES算法
- SM2算法
- 类型：基于ECC的非对称加解密算法
- 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
- 对应《密码学》课程中的ECC椭圆曲线算法
- SM3算法
- 类型：消息摘要、杂凑函数
- 用途用于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
- 对应《密码学》课程中的MD5算法
- SM4算法
- 类型：分组对称加解密算法
- 用途：用于无线局域网和可信计算系统的专用分组密码算法
- 对应《密码学》课程中的3-DES算法
在Ubuntu中运行国密算法测试程序
任务五
实验目的
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
实验步骤
- 打开“exp2SM1”目录下的Z32HUA.uvproj工程文件并编译，将生成的.bin文件下载到实验箱
- 用9针串口线将电脑与Z32部分连接
- 打开sscom42.exe串口助手，完成相关设定后关闭再打开实验箱Z32部分的电源开关
- 按照电子屏的提示插入IC卡。
- 插入正确的卡后显示相应信息，然后按A校验密码
- 按照步骤进行进一步的加解
代码分析
int main(void)
{
SystemInit (); //系统初始化，中断设置使能所有
if(0 == GPIO_GetVal(0))
{
BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
}
// 判断按键，返回 boot条件，确认是否进行程序下载；
GPIO_Config(6); /*初始化 IC 卡插入检测 IO口GPIO6*/
GPIO_PuPdSel(6,0); //上拉
GPIO_InOutSet(6,1); //输入
UART_Init(); //串口初始化
lcd_init(); //LCD12864 初始化
KEY_Init(); // 矩阵键盘初始化
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("SLE4428 实验！"); //显示字符串“ SLE4428 实验！”
A:while(1)
{
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("请插入 IC 卡. "); //显示“请插入 IC 卡”等待片插入
delay(1000);
if(GPIO_GetVal(6)==0) break;
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("请插入 IC 卡.. ");
delay(1000);
if(GPIO_GetVal(6)==0) break;
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("请插入 IC 卡...");
delay(1000);
if(GPIO_GetVal(6)==0) break;
}
if(SLE4428_InitAndRST(2)!=0xFFFFFFFF) //收到 ATR
{
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("已插入 SLE4428"); //显示“已SLE4428
}
else {
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("卡不正确 "); //卡片插入错 误则第二行显示“卡不正确 ”
SLE4428_Deactivation(); //下电，去激活 delay(1000);
goto A;
}
lcd_pos(2,0);//定位第三行
lcd_string("用户代码为：");
SLE4428_ReadData(0x15,UserCode,6); //读取用户代码
lcd_pos(3,0);//定位第四行
for(UINT8 i=0;i<6;i++)
lcd_Hex(UserCode[i]) ;
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下
lcd_wcmd(0x01);//清屏
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("按-A 键校验密码");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("校验 0xFF,0xFF");
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下
lcd_pos(2,0);//定位第三行
if(SLE4428_PassWord(0xFF,0xFF)==1)
lcd_string("校验成功");
else
{lcd_string("校验失败"); return 0;}
lcd_pos(3,0);//定位第四行
switch(SLE4428_ReadByte(0x03fd))//查看剩余密码验证机会
{
case 0xff:
lcd_string("剩余机会： 8 次");
break;
case 0x7f:
lcd_string("剩余机会： 7 次");
break;
case 0x3f:
lcd_string("剩余机会： 6 次");
break;
case 0x1f:
lcd_string("剩余机会： 5 次");
break;
case 0x0f:
lcd_string("剩余机会： 4 次");
break;
case 0x07:
lcd_string("剩余机会： 3 次");
break;
case 0x03:
lcd_string("剩余机会： 2 次");
break;
case 0x01:
lcd_string("剩余机会： 1 次");
break;
case 0x00:
lcd_string("剩余机会： 0 次");
break;
default: break;
}
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下 B:
lcd_wcmd(0x01);//清屏
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("加密解密实验");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("1.加密");
lcd_pos(2,0);//定位第三行
lcd_string("2.解密");
do
{
C=KEY_ReadValue();
} while(C!='1'&&C!='2'); //等待 1 或 2 键按下
lcd_wcmd(0x01);//清屏
if(C=='1') goto jiami;
else if(C=='2') goto jiemi;
else ;
jiami:
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("观看串口调试助手");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("A 键确认加密");
UART_SendString("将加密以下数据:
");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_SendHex(jiamiqian[i]);
}
UART_SendString("
");
UART_SendString("加密密钥:
");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_SendHex(jiamimiyue[i]);
}
UART_SendString("
");
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下
SM1_Init(jiamimiyue); //SM1 初始化
SM1_Crypto(jiamiqian, 16, 0, 0, 0,jiamihou);//进行加密
SM1_Close(); //关闭安全模块
UART_SendString("加密后的数据:
");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_SendHex(jiamihou[i]);
}
UART_SendString("
");
lcd_pos(2,0);//定位第三行
lcd_string("加密完成");
lcd_pos(3,0);//定位第四行
lcd_string("A 键存入 IC 卡");
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
SLE4428_Write_Byte(0x20+i,jiamihou[i]); //设置 IC 卡 0x20 地址为存储加密数据的地址
}
UART_SendString("已将数据写入 IC 卡。
");
UART_SendString("
");
goto B;
jiemi:
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("观看串口调试助手");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string(" A 键读取 IC 卡数据");
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下
SLE4428_ReadData(0x20,jiemiqian,16);
UART_SendString("读取的数据为：
");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_SendHex(jiemiqian[i]);
}
UART_SendString("
");
lcd_wcmd(0x01);//清屏
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("读取成功");
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("选择密钥解密：");
lcd_pos(2,0);//定位第三行
lcd_string("1.正确密钥");
lcd_pos(3,0);//定位第四行
lcd_string("2.错误密钥");
do
{
C=KEY_ReadValue();
} while(C!='1'&&C!='2'); //等待 1 或 2 键按下
lcd_wcmd(0x01);//清屏
if(C=='1')
{
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
jiemimiyue[i] = jiamimiyue[i];
}
else if(C=='2') {
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
jiemimiyue[i] = cuowumiyue[i];
}
else ;
UART_SendString("将使用以下密钥进行解密：
");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_SendHex(jiemimiyue[i]);
}
UART_SendString("
");
lcd_pos(0,0);//定位第一行
lcd_string("A 键确认解密");
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下
SM1_Init(jiemimiyue); //SM1 初始化
SM1_Crypto(jiemiqian, 16, 1, 0, 0,jiemihou); //进行解密
SM1_Close(); //关闭安全模块
lcd_pos(1,0);//定位第二行
lcd_string("解密完成");
lcd_pos(2,0);//定位第三行
lcd_string("A 键返回");
UART_SendString("解密后的数据为：
");
for(UINT8 i=0;i<16;i++)
{
UART_SendHex(jiemihou[i]);
}
UART_SendString("
");
UART_SendString("
");
while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下
goto B;
SLE4428_Deactivation(); //下电，去激活,实验结束
while(1) {}
}
//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++) ;
}
}
实验中遇到的问题及解决方法
问题：无法打开NZDownloadTool.exe
解决方法：运行串口驱动之后即可打开