2019-2020-2-20175209 20175213 20175214-实验二固件程序设计

实验二 固件程序设计

本小组成员：

• 20175209 王梓鸿
• 20175213 吕正宏
• 20175214 林郅聪

实验二 固件程序设计-1-MDK

实验内容：

• 1.注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码

• 2.三人一组

• 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，1.1-1.5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）

• 4.提交破解程序中产生LIC的截图

• 5.提交破解成功的截图

实验步骤：

• 找到exp2软件资料MDK4.74路径下的mdk474.exe文件，点击并安装。注意此过程中安装目标路径是自己创建的一个名为Keil 4的文件夹。

• 安装Ulink驱动。

• 在桌面上创建的快捷方式“Keil uVision4”上右键，选择“以管理员身份运行”。

• 按照实验指导书上的操作进行软件安装，然后运行 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”），最后粘贴 CID 并选择 ARM。

• 将LIC复制并将其粘贴到keil4中的LIC输入框中，进行破解。

实验二 固件程序设计-2-LED

实验内容：

• 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

实验步骤：

• 添加SC000库：通过安装软件资料中的MDK-ARM_AddOn_SC000_Support.exe文件完成库的添加。

  • 打开 keil uVision4 MDK。

  • 新建工程选择 Project——>New uVision Project。

  • 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。

  • 在芯片库选择框选择库 Generic SC000 Device Database。

  • 点开 ARM 结构目录，选择 SC000，点击 OK，搭建完成。

• LED灯闪烁实验
  • 打开exp2LED闪烁目录下的Z32.uvproj工程文件，然后编译，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。（在此步骤下，需要在最后重启一下试验箱）

-此时核心板上L2灯开始闪烁。

• 主函数代码分析

  • 系统初始化，中断设置，使能所有中断。

  • 判断按键，返回 boot 条件，确认是否进行程序下载。

  -设置 GPIO0 状态为上拉输出。

  -进入循环程序，LED 灯间隔 100ms 闪烁。

实验二 固件程序设计-3-UART

实验内容：

• 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

实验步骤:

• 初始步骤同固件程序设计-2-LED实验中的步骤。

• 使用串口调试工具来观察串口通信收发的数据。

• 用九针串口线将Z32模块的串口与电脑USB接口连接。

• 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。（与-2-LED实验中的步骤类似）

• 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。

• 选择Z32对应的串口号，选择波特率为115200，选择校验位为Even，勾选“发送新行”，点击“打开串口”。

• 关闭Z32电源开关，再打开，在串口调试助手的字符串输入框输入字符串“1234567890“，然后点击发送按钮。

• 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

    • 系统初始化，中断设置，使能所有中断

    • 判断按键，返回 boot 条件，确认是否进行程序下载

    • 初始化Uart，使能Uart接口，配置Uart中断并使能

    • 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

    • 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

实验内容：

• 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

实验步骤：

• SM1

  • 类型：SM1 算法是由国家密码管理局编制的一种商用密码分组标准对称算法。

  • 用途：采用该算法已经研制了系列芯片、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（包括国家政 务 通、警务通等重要领域）。

  • 《密码学》课程对应算法：DES，AES。

  • 该算法不公开，所以无法获得源码。

• SM2

  • 类型：SM2算法和RSA算法都是公钥密码算法，SM2算法是一种更先进安全的算法，在我们国家商用密码体系中被用来替换RSA算法；椭圆曲线公钥密码算法。

  • 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。

  • 《密码学》课程对应算法：ECC椭圆曲线算法。

  • Ubuntu中运行结果：未能在Ubuntu中运行出来，之后会继续研究。

• SM3（国产哈希算法）

  • 类型：杂凑算法；SM3是中华人民共和国政府采用的一种密码散列函数标准。

  • 用途：SM3主要用于数字签名及验证、消息认证码生成及验证、随机数生成等，其算法公开。

  • 《密码学》课程对应算法：：SHA系列算法，MD系列算法、MAC。

  • Ubuntu中运行结果：

• SM4

  • 类型：无线局域网标准的分组数据算法，对称加密。

  • 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。

  • 密码学对应算法：DES，AES。

  • Ubuntu中运行结果：

实验二 固件程序设计-5-SM1

实验内容：

• 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

实验步骤：

• 初始步骤同固件程序设计-3-UART步骤基本相同（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），显示屏显示。

• 插入IC卡。

• 按下矩阵键盘的A键，再次按下A键，屏幕会显示“按-A 键校验密码”，再次按下A键，显示校验成功。再按下A键。

• 进入SM1加解密实验界面，按“1键”选择加密，屏幕显示观看串口调试助手，电脑上串口调试助手界面会显示初始数据以及加密密钥，确认加密后按A键可以存入IC卡，屏幕会重新回到加解密界面。

• 按“2”键选择解密，首先按“A“键进入读取界面，成功后选择1、正确密钥还是2、错误密钥。按”1“键选择正确密钥，再按”A“键确认解密，串口会显示正确密钥信息，解密完成后串口会显示解密后的数据，屏幕会显示按A键返回。如果按”2“键选择错误密钥，串口显示 的解密后的数据与原数据不符，解密失败。

实验二 固件程序设计-6-清理

实验内容：

• 1.提交你们小组使用的计算机的编号照片

• 2.提交插好网线的照片

• 3.提交盖好后盖的照片

实验步骤：

实验中遇到的问题

• 问题1：在编译代码是发现了11个error，和老师给的参考书中相比较发现代码中的头文件都没有变色（没有成功导入）

• 解决：原因是该项目的路径名存在的中文，我们首先尝试了更改文件夹的名称，发现没有效果，因为默认了是程序第一次生成的路径，因此我们更改了文件夹的名称并重新安装了软件，再次编译时即可解决该问题。

• 问题2：在进行第二个任务时，发现代码编译通过并且设备连接无误情况下LED灯亮起但并无闪烁。

• 解决：我们只重启LED灯这一部分的电源是没有效果的，在重启了整个实验箱的电源后LED等开始闪烁。