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在MCU上进行加密通信，特别是在通信层UART、SPI、CAN实现数据加密，是一个既关键的操作。为了确保数据的安全传输，防止被窃听或篡改，我通常会采用软件AES-128加密算法结合动态密钥轮换机制，并且完全在MCU上实现这一方案。
一个是AES，是一种广泛使用的对称加密算法，高效、安全和灵活。在MCU上实现AES-128加密，我通常会选择那些经过优化、资源占用较小的算法库，TinyAES或者mbedTLS中的AES实现。这些库通常针对嵌入式系统进行了优化，能够在资源有限的MCU上高效运行。AES-128提供了足够的安全性，能够抵御大多数常见的加密攻击，所以说它的安全性算蛮高的。在MCU上实现AES-128加密，虽然会占用一定的CPU资源，但通常不会成为系统的瓶颈。AES算法结构清晰，易于在MCU上用软件实现。
另一个是动态密钥轮换机制，为了进一步提高加密通信的安全性，我采用了动态密钥轮换机制，这意味着每次通信会话都会使用不同的密钥进行加密和解密，从而大大增加了攻击者**密钥的难度。 在每次通信开始前，MCU会生成一个新的AES-128密钥。这个密钥可以通过硬件随机数生成器，如果MCU支持的话，可能会在某些随机因素时间戳、设备ID等的软件算法来生成。生成的密钥需要通过某种安全的方式交换给通信的另一方。在实际应用中，我通常会采用非对称加密算法，RSA或ECC来加密并传输这个AES密钥，确保密钥在传输过程中不被窃听。在通信过程中，双方都使用这个动态生成的密钥来加密和解密数据。为了进一步提高安全性，我还会设置一个密钥更新周期，定期更换密钥。
纯MCU实现的挑战与解决方案，在MCU上完全用软件实现AES-128加密和动态密钥轮换，虽然灵活且成本低，但也面临着一些问题，CPU资源占用，AES加密和解密操作会占用一定的CPU资源，特别是在处理大量数据时。为了减轻CPU的负担，我通常会优化算法实现，减少不必要的计算，并在可能的情况下使用DMA，直接内存访问来传输数据，释放CPU资源。在有些应用场景中，实时控制系统，对通信的实时性要求很高。为了确保加密通信不会影响系统的实时性，我会对加密算法进行性能评估，并根据实际需求调整加密强度或密钥轮换周期。MCU的内存通常有限，而AES加密算法需要一定的内存空间来存储中间结果和密钥。为了节省内存，我会选择那些内存占用较小的算法库，并优化数据结构，减少不必要的内存分配。
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