Exp2_韌體程式設計 20165226_20165310_20165318
Exp2_韌體程式設計 20165226_20165310_20165318
Exp2_1 MDK
實驗內容
- 注意不經老師允許不準燒寫自己修改的程式碼
- 兩人（個別三人）一組
- 參考雲班課資源中“資訊安全系統實驗箱指導書.pdf “第一章，1.1-1.5安裝MDK，JLink驅動，注意，要用系統管理員身分執行uVision4，破解MDK（破解程式中target一定選ARM）
- 提交破解程式中產生LIC的截圖
- 提交破解成功的截圖
實驗截圖
1、安裝MDK
2、安裝Jlink
3、進行破解
Exp2_2 LED
實驗內容
- 注意不經老師允許不準燒寫自己修改的程式碼
- 參考雲班課資源中“資訊安全系統實驗箱指導書.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中新增 Z32 SC-000 晶片庫，提交安裝截圖
- 參考雲班課資源中“資訊安全系統實驗箱指導書.pdf “第一章，1.9”完成LED實驗，注意“開啟Z32的電源開關前，按住Reboot按鍵不放，兩次開啟電源開關，Z32即可被電腦識別，進行下載除錯。提交執行結果截圖
- 實驗報告中分析程式碼
實驗目的
1、學習GPIO原理
2、掌握Z32安全模組驅動LED的工程原理
3、學習GPIO原理，閱讀《ARM cortex-m0權威手冊》，參考Z32HUA_DEMO工程函式庫，通過設定GPIO0來控制核心板上L2燈的亮滅。
程式分析
主函式程式碼的執行過程為：
1) 系統初始化，中斷設定使能所有；
2) 判斷按鍵，返回 boot 條件，確認是否進行程式下載；
3) 設定 GPIO0 狀態為上拉輸出；
4) 進入迴圈程式， LED 燈間隔 100ms 閃爍。程式程式碼
int main(void) { //系統中斷向量設定，使能所有中斷 SystemInit (); //返回boot條件 if(0 == GPIO_GetVal(0)) { BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA); } GPIO_PuPdSel(0,0); //設定 GPIO0 為上拉 GPIO_InOutSet(0,0); //設定 GPIO0為輸出 while(1) { delay(100); GPIO_SetVal(0,0); // 輸出低電平，點亮 LEDLED delay(100); GPIO_SetVal(0,1); // 輸出高電平，熄滅 LEDLED } } //延時函式，當系統時鐘為內部OSC時鐘時，延時1ms void delay(int ms) { int i; while(ms--) { for(i=0;i<950;i++) } }執行截圖
1、裝置連線
2、實驗箱LED閃爍
Exp2_3 UART
實驗內容
- 注意不經老師允許不準燒寫自己修改的程式碼
- 參考雲班課資源中“資訊安全系統實驗箱指導書.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中新增 Z32 SC-000 晶片庫，提交安裝截圖
- 參考雲班課資源中“資訊安全系統實驗箱指導書.pdf “第一章，1.0”完成UART傳送與中斷接收實驗，注意“開啟Z32的電源開關前，按住Reboot按鍵不放，兩次開啟電源開關，Z32即可被電腦識別，進行下載除錯。提交執行結果截圖
- 實驗報告中分析程式碼
實驗目的
1、學習串列埠通訊原理
2、掌握 SP3232 晶片的使用方法
3、掌握 Z32 的序列口工作原理
程式步驟
- 開啟“exp2\UART傳送與中斷接收”目錄下的Z32HUA.uvproj工程檔案。 編譯工程，產生字尾名為.bin 的可執行程式碼。
- 下載程式 將實驗箱接入電源，用 USB 公對公線將實驗箱的 USB 介面連線到電腦的 USB 介面上，在電腦上找到“exp2\軟體資料\串列埠除錯助手”目錄,開啟“sscom42.exe”,即串列埠助手。開啟 Z32 的電源開關前， 按住 Reboot按鍵不放，兩次開啟電源開關，Z32 即可被電腦識別，進行下 載除錯。當左邊框出現“1 裝置已連線”，裝置選擇中顯示晶片型號，開啟“exp2/UART 傳送與中斷接收\bin\Z32HUA.bin”，點選下載。左邊狀態提示框更新顯示“程式下載成功！”
- 用 9 針串列埠線將 Z32 模組的串列埠與電腦 USB 介面連線。 在電腦上開啟串列埠助手，選擇對應的串列埠號，設定波特率為 115200， 偶校驗（Even），選中“傳送新行”，然後開啟串列埠。如果串列埠號未知的情況下，可以檢視串列埠連線線所佔用的 PC 埠。方法如 下（以 Windows 7 系統為例）：控制面板——裝置管理器——埠，檢視該 串列埠線所佔用的PC埠。
- 關閉 Z32 電源開關，再開啟，程式自動執行，可以在串列埠除錯助手看到如下 實驗現象：顯示“A Welcome to Z32HUA! 1234567890 0xAA”，證明 PC 機 串列埠已經接收到 Z32 串列埠傳送來的資訊。
- 在串列埠除錯助手的字串輸入框輸入字串“abcdefgh”，然後點擊發 送按鈕。 這時，可以看到串列埠除錯助手接收到傳送輸入的字串“abcdefgh”， 並顯示在串列埠助手上。
實驗截圖
Exp2_4 國密演算法
實驗內容
- 網上搜集國密演算法標準SM1,SM2,SM3,SM4
- 網上找一下相應的程式碼和標準測試程式碼，在Ubuntu中分別用gcc和gcc-arm編譯
- 四個演算法的用途？
- 《密碼學》課程中分別有哪些對應的演算法？
- 提交2，3兩個問題的答案
- 提交在Ubuntu中執行國密演算法測試程式的截圖
演算法簡介
（一）、演算法用途
1、SM1對稱分組演算法
用途：晶片、智慧IC卡、智慧密碼鑰匙、加密卡、加密機等安全產品，廣泛應用於電子政務、電子商務及國民經濟的各個應用領域（包括國家政務通、警務通等重要領域）。
密碼學對應演算法：DES，AES
2、SM2橢圓曲線公鑰密碼演算法
用途：金鑰管理，數字簽名，電子商務，PKI，資訊及身份認證等資訊保安應用領域
密碼學對應演算法：ECC橢圓曲線演算法
3、SM3雜湊演算法
用途：商用密碼應用中的數字簽名和驗證，訊息認證碼的生成與驗證以及隨機數的生成。
密碼學對應演算法：SHA-1，SHA-3，MD5
4、SM4對稱分組演算法 用途：無線區域網產品。
（二）、密碼學對應演算法
密碼學對應演算法：DES，AES
執行結果
Exp2_5 SM1
實驗內容
- 注意不經老師允許不準燒寫自己修改的程式碼
- 參考雲班課資源中“資訊安全系統實驗箱指導書.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中新增 Z32 SC-000 晶片庫，提交安裝截圖
- 參考雲班課資源中“資訊安全系統實驗箱指導書.pdf “第一章，1.16”完成SM1加密實驗，注意“開啟Z32的電源開關前，按住Reboot按鍵不放，兩次開啟電源開關，Z32即可被電腦識別，進行下載除錯。提交執行結果截圖
- 實驗報告中分析程式碼
實驗目的
1、學習 SM1 加解密演算法原理
2、掌握 SM1 加、解密演算法用法
程式程式碼
UINT8 jiamiqian[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x 04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,0x 0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F}; UINT8 jiamimiyue[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0 x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A, 0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F}; UINT8 jiamihou[16]; UINT8 jiemiqian[16],jiemimiyue[16],jiemihou [16]; UINT8 cuowumiyue[16]={0x00,0x00,0x00,0x00,0 x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; UINT8 UserCode[5]; UINT8 C; int main(void) { /*********************此段程式碼勿動*** ********************/ //系統中斷向量設定，使能所有中斷 SystemInit (); // 返回 boot 條件 if(0 == GPIO_GetVal(0)) { BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA); } /*********************此段程式碼勿動***********************/ /*初始化 IC 卡插入檢測 IO 口 GPIO6*/ GPIO_Config(6); PIO_PuPdSel(6,0); //上拉 GPIO_InOutSet(6,1); //輸入 UART_Init(); lcd_init(); KEY_Init(); lcd_pos(0,0);//定位第一行 lcd_string("SLE4428 實驗！"); A: while(1){ lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string("請插入 IC 卡. "); delay(1000); if(GPIO_GetVal(6)==0) break; lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string("請插入 IC 卡.. "); delay(1000); if(GPIO_GetVal(6)==0) break; lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string("請插入 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"); } else { lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string("卡不正確 "); SLE4428_Deactivation(); //下電，去啟用 delay(1000); goto A; } lcd_pos(2,0);//定位第三行 lcd_string("使用者程式碼為："); SLE4428_ReadData(0x15,UserCode,6); //讀取使用者程式碼 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 鍵按下 lcd_wcmd(0x01); //清屏 lcd_pos(0,0);//定位第一行 lcd_string("按-A 鍵校驗密碼"); lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string("校驗 0xFF,0xFF"); while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 鍵按下 lcd_pos(2,0);//定位第三行 if(SLE4428_PassWord(0xFF,0xFF)==1) lcd_string("校驗成功"); else { lcd_string("校驗失敗"); return 0;} lcd_pos(3,0);//定位第四行 switch(SLE4428_ReadByte(0x03fd)) //檢視剩餘密碼驗證機會 { case 0xff: lcd_string("剩餘機會： 8 次"); break; case 0x7f: lcd_string("剩餘機會： 7 次"); break; case 0x3f: lcd_string("剩餘機會： 6 次"); break; case 0x1f: lcd_string("剩餘機會： 5 次"); break; case 0x0f: lcd_string("剩餘機會： 4 次"); break; case 0x07: lcd_string("剩餘機會： 3 次"); break; case 0x03: lcd_string("剩餘機會： 2 次"); break; case 0x01: lcd_string("剩餘機會： 1 次"); break; case 0x00: lcd_string("剩餘機會： 0 次"); break; default: break; } while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 鍵按下 B: lcd_wcmd(0x01);//清屏 lcd_pos(0,0);//定位第一行 lcd_string("加密解密實驗"); 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 鍵按下 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("觀看串列埠除錯助手"); lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string("A 鍵確認加密"); UART_SendString("將加密以下資料:\r\n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiamiqian[i]); } UART_SendString("\r\n"); UART_SendString("加密金鑰:\r\n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiamimiyue[i]); } UART_SendString("\r\n"); while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 鍵按下 SM1_Init(jiamimiyue); //SM1 初始化 SM1_Crypto(jiamiqian, 16, 0, 0, 0,jiamihou); //進行加密 SM1_Close(); //關閉安全模組 UART_SendString("加密後的資料:\r\n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiamihou[i]); } UART_SendString("\r\n"); 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 鍵存入 IC 卡"); while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 鍵按下 for(UINT8 i=0;i<16;i++) { SLE4428_Write_Byte(0x20+i,jiamihou[i]); //設定IC卡 0x20地址為儲存 加密資料的地址 } UART_SendString("已將資料寫入 IC 卡。\r\n"); UART_SendString("\r\n"); goto B; jiemi: lcd_pos(0,0);//定位第一行 lcd_string("觀看串列埠除錯助手"); lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string(" A 鍵讀取 IC 卡資料"); while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 鍵按下 SLE4428_ReadData(0x20,jiemiqian,16); UART_SendString("讀取的資料為：\r\n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiemiqian[i]); } UART_SendString("\r\n"); lcd_wcmd(0x01);//清屏 lcd_pos(0,0);//定位第一行 lcd_string("讀取成功"); lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string("選擇金鑰解密："); lcd_pos(2,0);//定位第三行 lcd_string("1.正確金鑰"); lcd_pos(3,0);//定位第四行 lcd_string("2.錯誤金鑰"); do{ C=KEY_ReadValue(); } while(C!='1'&&C!='2'); //等待 1 或 2 鍵按下 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("將使用以下金鑰進行解密：\r\n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiemimiyue[i]); } UART_SendString("\r\n"); lcd_pos(0,0);//定位第一行 lcd_string("A 鍵確認解密"); while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 鍵按下 SM1_Init(jiemimiyue); //SM1 初始化 SM1_Crypto(jiemiqian, 16, 1, 0, 0,jiemihou); //進行解密 SM1_Close(); //關閉安全模組 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 鍵返回"); UART_SendString("解密後的資料為：\r\ n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiemihou[i]); } UART_SendString("\r\n"); UART_SendString("\r\n"); while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 鍵按下 goto B; SLE4428_Deactivation(); //下電，去啟用,實驗結束 while(1) { } } //延時函式，當系統時鐘為內部 OSC 時鐘時，延時 1ms void delay(int ms) { int i; while(ms--) { for(i=0;i<950;i++) ; } }實驗步驟
用 9 針串列埠線將 Z32 模組的串列埠與電腦 USB 介面連線。
首先在電腦上開啟串列埠助手，選擇對應的串列埠號，設定波特率為 115200， 偶校驗（Even），然後開啟串列埠。
關閉 Z32 電源開關，再開啟，程式自動執行，此時可以看到實驗現象：顯示屏顯示“SLE4428 實驗！請插入 IC 卡”。
插入 SLE4428 IC 卡，顯示屏第三行顯示：“使用者程式碼為：”，第四行顯示使用者 程式碼“D27600000400”。 如果插入錯誤的卡片，則顯示屏第二行顯示：“卡不正確”。
若插入了正確的卡片，顯示出使用者程式碼，再按下矩陣鍵盤的“A”鍵，螢幕 第一行顯示提示“按-A 鍵校驗密碼”並在第二行顯示兩個位元組的校驗密碼 “校驗 0xFF，0xFF”。
按下矩陣鍵盤的“A”鍵，螢幕第三行顯示“校驗成功”，第四行顯示校驗 剩餘機會“剩餘機會：8 次”。
再按下矩陣鍵盤的“A”鍵，則螢幕第一行顯示“加密解密實驗”，第二、 三行分別顯示選項“1.加密”，“2.解密”。 首先進行加密實驗。按“1”鍵選擇加密，螢幕第一行顯示“觀看串列埠除錯 助手”，第二行顯示“A 鍵確認加密”。此時，串列埠除錯助手顯示原始資料和 加密金鑰。
按下“A”鍵確認加密後，螢幕第三行顯示“加密完成”，第四行顯示提示 “A 鍵存入 IC 卡”。串列埠除錯助手顯示加密後的資料。
按“A”鍵，將加密資料存入 IC 卡，此時串列埠顯示“已將資料寫入 IC 卡”。 螢幕回到加密解密實驗選擇選單。
下面進行解密實驗。按“2”鍵選擇解密實驗後螢幕顯示“觀看串列埠除錯助手 A 鍵讀取 IC 卡資料”。
按“A”鍵後，此時螢幕顯示“讀取成功 選擇金鑰解密：1.正確金鑰 2.錯 誤金鑰”。串列埠顯示“讀取的資料：為：0x7E 0xDC 0xA3 0x7B 0xBA 0x53 0x84 0xAC 0x0B 0x75 0x50 0x45 0x2E 0xEC 0x4F 0x4F”。
按“ 1”鍵選擇正確的金鑰後，螢幕提示“A 鍵確認解密”，此時串列埠顯示“將 使用以下金鑰進行解密：0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F”。
按“A” 鍵確認解密後，螢幕提示“解密完成 A 鍵返回”，此時串列埠顯示 “解密後的資料為：0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F”。
按“A”鍵返回加/解密選擇選單。
如果使用錯誤祕鑰進行解密，解密後將不能得到原始資料，在加/解密選擇
選單中按“2”進行解密實驗，用錯誤的祕鑰解密。螢幕提示“觀看串列埠除錯助手 A 鍵讀取 IC 卡資料”。按“A”鍵後，此時螢幕顯示“讀取成功 選擇金鑰解密：1.正確金鑰 2.錯 誤金鑰”。串列埠顯示“讀取的資料：為：0x7E 0xDC 0xA3 0x7B 0xBA 0x53 0x84 0xAC 0x0B 0x75 0x50 0x45 0x2E 0xEC 0x4F 0x4F”。
按“ 2”鍵選擇錯誤的金鑰後，螢幕提示“A 鍵確認解密”，此時串列埠顯示“將 使用以下金鑰進行解密：0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00”。
按“A” 鍵確認解密後，螢幕提示“解密完成 A 鍵返回”，此時串列埠顯示 “解密後的資料為：0xB9 0x8C 0xB6 0x40 0xA2 0xD2 0x83 0xD0 0x64 0x6E 0x54 0x26 0x86 0x6D 0x5A 0xF5”。而正確的原始資料為：“0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F”，所 以解密失敗。
執行截圖
Exp2_6 清理
實驗內容
- 只有用實驗室機器的小組做
- 提交你們小組使用的計算機的編號照片
- 提交插好網線的照片
- 提交蓋好後蓋的照片
實驗截圖
新學到的知識點
- 如何利用uVision4破解MDK
- 如何在 keil MDKkeil 工程選擇 SC000庫
- 如何通過串列埠助手實現試驗箱Z32和電腦之間的資料傳輸和通訊
- 如何下載程式到試驗箱
- 國密演算法SM1、SM2、SM3、SM4
- SM1：對應密碼學分組密碼演算法，用於晶片、智慧IC卡、智慧密碼鑰匙、加密卡、加密機等安全產品，廣泛應用於電子政務、電子商務及國民經濟的各個應用領域（包括國家政務通、警務通等重要領域）
- SM2:對應密碼學ECC橢圓曲線演算法，用於金鑰管理，數字簽名，電子商務，PKI，資訊及身份認證等資訊保安應用領域
- SM3:對應密碼學SHA-1，SHA-3，MD5演算法，用於商用密碼應用中的數字簽名和驗證，訊息認證碼的生成與驗證以及隨機數的生成
- SM4:對應密碼學DES、AES演算法，用於無線區域網產品
遇到的問題與解決方案
問題1：問題無法接受串列埠資訊
問題1解決方案：
發現沒有接usb的資料線，接上後再重新操作開關兩次後成功自動顯示串列埠資訊問題2：無法接受字串
問題2解決方案：多次重新操作後成功