2019-2020-1 20175208 20175218 20175230 实验二 固件程序设计

2019-2020-1 20175208 20175218 20175230 实验二 固件程序设计

一、实验内容

1、固件程序设计-1-MDK

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

2、固件程序设计-2-LED

1. 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
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，1.9”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
4. 实验报告中分析代码

3、固件程序设计-3-UART

1. 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
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，1.0”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
4. 实验报告中分析代码

4、固件程序设计-4-国密算法

1. 网上搜集国密算法标准SM1,SM2,SM3,SM4
2. 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
3. 四个算法的用途？
4. 《密码学》课程中分别有哪些对应的算法？
5. 提交2，3两个问题的答案
6. 提交在Ubuntu中运行国密算法测试程序的截图

5、固件程序设计-5-SM1

1. 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
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，1.16”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
4. 实验报告中分析代码

6、固件程序设计-6-清理

1. 实验结束后，把实验室原来的网线插回，否则以后做实验的同学无法开机
2. 只有用实验室机器的小组做
3. 提交你们小组使用的计算机的编号照片
4. 提交插好网线的照片
5. 提交盖好后盖的照片

二、实验小组成员及分工

1. 成员列表

学号	姓名
20175208	张家华
20175218	陈敬勇
20175230	滕星

1. 实验分工

实验内容：三人共同完成实验

撰写博客：陈敬勇

三、实验步骤

1、固件程序设计-1-MDK

1. 参考信息安全系统实验箱指导书的第一章，1.1-1.5安装好MDK，JLink驱动

1. 运行keil-MDK注册机破解MDK
2. 破解程序中产生LIC的截图

1. 破解成功的截图

2、开发化境的熟悉-目标机宿主机联通

1. 安装sc000库，打开Z32文件夹下的软件资料，找到Support.exe文件，双击进行安装

2. 安装完成后，运行keil uVision4,进行工程基础编程环境搭建。其中，芯片库选择 Generic SC000 Device Database。ARM 结构目录，选择 SC000。

1. 打开“ Z32 开发指南 实验1-LED闪烁”目录的工程文件。双击打开Z32HUA.uvproj文件。点击编译，进行编译。

1. 将实验箱接入电源，把笔记本电脑与实验箱连接好，在软件资料文件夹下的Z32下载调试工具中打开Z32下载调试工具 NZDownloadTool.exe 。打开实验箱的电源开关前，按住 Reboot 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。

2. 出现设备已连接，设备选择中显示芯片型号后，点击浏览，选择LED闪烁文件夹下bin文件夹中的Z32HUA.bin，最后点击下载。

3. 关闭实验箱 Z32 的电源开关，再打开，程序自动运行，此时可以看到实验箱 Z32 核心板上 L2 灯开始闪烁。

1. 代码分析

main 函数代码如下：

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，点亮输出低电平，点亮LED
    delay(100);
    GPIO_SetVal(0,1); //输出高电平，熄灭输出高电平，熄灭LED
    }
}
//延时函数，当系统时钟为内部延时函数，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++) ;for(i=0;i<950;i++) ;
    }
}

主函数代码的执行过程为：

• 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；

3、固件程序设计-3-UART

1. Z32 SC-000 芯片库，安装截图

1. 打开“ Z32 开发指南 实验 2 UART 发送与中断接收 ”,双击打开Z32HUA.uvproj文件。点击编译，进行编译。

1. 保持上面实验电脑与实验箱的连接状态，在软件资料文件夹下的Z32下载调试工具中打开Z32下载调试工具 NZDownloadTool.exe 。打开实验箱的电源开关前，按住 Reboot 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。
2. 出现设备已连接，设备选择中显示芯片型号后，点击浏览，选择 UART 发送与中断接收文件夹下bin文件夹中的 Z32HUA.bin，最后点击下载。

1. 用 9 针串口线将 Z32 模块的串口与电脑 USB 接口连接。

2. 首先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。其中串口号可通过设备管理器查看。

3. 关闭实验箱 Z32 电源开关，再打开，程序自动运行，可以在串口调试助手看到显示“ 0 0xAA ”。

4. 代码分析

Uart.c

extern UINT8 shuju[64];
extern UINT8 shuju_lens;
extern UINT8 uart_rx_num;
extern UINT8 uart_rx_end;

void UART_IrqService(void)
{
//*****your code*****/
    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;
}

/**
* @函数：波特率设置
* @set：0-默认波特率115200，其他：需根据时钟源和分频计算出set = 时钟(hz)/波特率
* @返回: none
*/
void UART_BrpSet(UINT16 set)
{
    UINT16 brp=0;
    UINT8 fd=0;
    if(0 == set)
    {
    //uartband@115200bps
        fd = SCU->UARTCLKCR & 0x80;
        switch(fd)
        {
        case 0x80:/*外部时钟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);
}

/**
* @函数：初始化
* @返回：none
*/
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);// 使能外部晶振
    SCU->UARTCLKCR |= (1<<7);//使用外部时钟
    //SCU->UARTCLKCR &= ~(1<<7);//使用内部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);//挂载中断号
}

/**
* @函数：Uart发送一个字节
* @dat:  要发送的数据字节
* @返回：None
*/
void UART_SendByte(UINT8 dat)
{
    UARTCR |= TRS_EN;
    UARTDR = dat;
    do
    {
        if(UARTISR & TXEND)
        {
            UARTISR |= TXEND;//清除发送完成标志，写1清除
            break;
        }
    }
    while (1);
    UARTCR &= (~TRS_EN);
}

/**
* @函数：Uart发送一个字符串
* @str:  要发送的字符串
* @返回：None
*/
void UART_SendString(UINT8 * str)
{
    UINT8 *p ;
    p=str;
    while(*p!=0)
    {
        UART_SendByte(*p++);
    }
}

/**
* @函数：Uart发送某一长度的字符串
* @buf:  要发送的字符串
* @length:  要发送的长度
* @返回：None
*/

void uart_SendString(UINT8 buf[],UINT8 length)
{
    UINT8 i=0;
    while(length>i)
    {
        UART_SendByte(buf[i]);
        i=i+1;
    }
}

/**
* @函数：Uart发送一个十进制整数
* @num:  要发送的整数
* @返回：None
*/
void UART_SendNum(INT32 num)
{
    INT32 cnt = num,k;
    UINT8 i,j;
    if(num<0)
    {
        UART_SendByte('-');
        num=-num;
    }
    //计算出i为所发数据的位数
    for(i=1;; i++)
    {
        cnt = cnt/10;
        if(cnt == 0)
            break;
    }
    //算出最大被除数从高位分离
    k = 1;
    for(j=0; j<i-1; j++)
    {
        k = k*10;
    }
    //分离并发送各个位
    cnt = num;
    for(j=0; j<i; j++)
    {
        cnt = num/k;
        num = num%k;
        UART_SendByte(0x30+cnt);
        k /= 10;
    }
}

/**
* @函数：Uart发送一个16进制整数
* @dat:  要发送的16进制数
* @返回：None
*/
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;//转换成大写字母
    if(shi>9)
        shi+=7;
    UART_SendByte(0x30+shi);
    UART_SendByte(0x30+ge);
    UART_SendByte(' ');
}

/**
* @函数：Uart接收一个字节
* @param receive addsress
* @返回：flag
*/
UINT8 UART_GetByte(UINT8 *data)
{
    UINT8 ret= 0;
    if(0 != (UARTISR & FIFO_NE))
    {
        *data = UARTDR;
        ret = 1;
    }
    return ret;
}
/**
* @函数：Uart 接收多个字节
* @param receive addsress
* @len：长度
* @返回：none
*/
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

UINT8 shuju_lens;
UINT8 shuju[64];
UINT8 uart_rx_num;
UINT8uart_rx_end;
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***********************/
    UART_Init();    //初始化Uart
    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);
        }
    }  //等待接收中断。
}
//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++) ;
    }
}

代码的执行过程为：

• 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 Z32H UA!换行，发送数字串“ 1234567890 ”，换行，再发送 16 位数“ 0xAA ”，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。

四、实验中遇到的问题及解决方法

问题：

解决方法：

五、实验感想

通过本次实验，我们知道了交叉编译环境以及了解了开发环境的配置，我们知道了如何在Linux中编译程序并将生成的可执行文件在arm超级终端上运行。
在这次实验中，我们通过自己的笔记本电脑打开两个虚拟机主机，也就是提供了虚拟机运行的环境，然后把arm编译工具共享给win7虚拟机，在win7虚拟机下用arm编译工具编译helloword.c文件，将生成的可执行文件在arm超级终端上运行。由于电脑配置的原因，在做实验时，遇到ping不通的情况，而且根据网上大佬的方法进行调整，还是无法实现，就只能换一台电脑重新开始，耗费了我们很多时间，最终下课的时候，第三步只做了一半，没能完成最后步骤，在第二天，借用他们向实验室借的实验箱继续做，最终才把最后一步完成。

六、参考资料

1.实验指导

2.Arm实验箱实验环境

来源：https://www.cnblogs.com/cjy-123/p/11872520.html