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]=='\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;} - 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('\r');UART_SendByte('\n');//换行 UART_SendString("Welcome to Z32HUA!"); //Uart 发送字符串 UART_SendByte('\r');UART_SendByte('\n');//换行 UART_SendNum(1234567890); //Uart发送一个十进制数 UART_SendByte('\r');UART_SendByte('\n');//换行 UART_SendHex(0xAA); //Uart 发送一个十六进制数 UART_SendByte('\r');UART_SendByte('\n');//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“exp2\SM1”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:\r\n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiamiqian[i]); } UART_SendString("\r\n"); UART_SendString("加密密钥:\r\n"); for(UINT8 i=0;i<16;i++) { UART_SendHex(jiamimiyue[i]); } UART_SendString("\r\n"); 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:\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 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。\r\n"); UART_SendString("\r\n"); 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：\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("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：\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 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：\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 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