为实现USB接口与上位机加密通讯，将STM32U385RG配置为USB CDC设备，将ADC采集的明文数据经过AES ECB加密，密文通过CDC发送给PC机，PC机解密后显示ADC采集结果
一、USB CDC配置
STM32U385RG示例中有一个CDC的例程，可以直接用
\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_U3_V1.2.0\Projects\NUCLEO-U385RG-Q\Applications\USBX\Ux_Device_CDC_ACM
先扩大一下pool size，便于增加线程
1、app_usbx_device.c
在不破坏原有文件结构的基础上，增加一个THREDX线程来处理ADC采集、AES和CDC输出
UINT MX_USBX_Device_Init(VOID *memory_ptr)中增加my_cdc_thread定义
if (tx_byte_allocate(byte_pool, (VOID **) &pointer, 1024, TX_NO_WAIT) != TX_SUCCESS)
{
return TX_POOL_ERROR;
}
/* Create the usbx_cdc_acm_write_thread_entry thread */
if (tx_thread_create(&my_cdc_thread, "my_cdc_thread_entry",
my_cdc_thread_entry, 1, pointer,
1024, 20, 20, TX_NO_TIME_SLICE,
TX_AUTO_START) != TX_SUCCESS)
{
return TX_THREAD_ERROR;
}
my_cdc_thread_entry线程函数主要完成
ADC校准、在CDC就绪的情况启动ADC中断采集方式、通过tx_event_flags_get函数获得采集完成标志、去读ADC数据明文、通过encrypt_ADC_data加密、通过UART_SendU32_BigEndian（）函数经USB CDC发送给PC机
VOID my_cdc_thread_entry(ULONG thread_input)
{
UX_SLAVE_DEVICE *device;
ULONG senddataflag = 0;
UX_PARAMETER_NOT_USED(thread_input);
device = &_ux_system_slave->ux_system_slave_device;
/* Perform ADC calibration */
if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
{
/* Calibration Error */
Error_Handler();
}
while (1)
{
/* Check if device is configured */
/* Wait until the requested flag TX_NEW_TRANSMITTED_DATA is received */
if ((device->ux_slave_device_state == UX_DEVICE_CONFIGURED) && (cdc_acm != UX_NULL))
{
/* Start ADC group regular conversion */
if (HAL_ADC_Start_IT(&hadc1) != HAL_OK)
{
/* Error: ADC conversion start could not be performed */
Error_Handler();
}
if (tx_event_flags_get(&EventFlag, TX_ADC_CPLT_DATA, TX_OR_CLEAR,
&senddataflag, TX_WAIT_FOREVER) != TX_SUCCESS)
{
Error_Handler();
}
Plaintext[0]=uhADCxConvertedData;
Plaintext[1]=uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt;
Plaintext[2]=uhADCxConvertedData;
Plaintext[3]=uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt;
encrypt_ADC_data();
UART_SendU32_BigEndian(EncryptedText, 4);
}
tx_thread_sleep(MS_TO_TICK(1000));
}
}
二、ADC配置
ADC回调处理：
获取ADC数据（0-4096），转换为mV(0-3300)，通过tx_event_flags_set设置ADC完成标志
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
/* Retrieve ADC conversion data */
uhADCxConvertedData = HAL_ADC_GetValue(hadc);
/* Computation of ADC conversions raw data to physical values */
/* using helper macro. */
uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt = __LL_ADC_CALC_DATA_TO_VOLTAGE(VDDA_APPLI, uhADCxConvertedData, LL_ADC_RESOLUTION_12B);
/* Update status variable of ADC unitary conversion */
ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus = 1;
if (tx_event_flags_set(&EventFlag, TX_ADC_CPLT_DATA, TX_OR) != TX_SUCCESS)
{
Error_Handler();
}
}
三、AES配置
加密方式：ECB（电子密码本）
密钥：__ALIGN_BEGIN static const uint32_t pKeyAES[4] __ALIGN_END = {
0x01020304,0x05060708,0x090A0B0C,0x0D0E0F10};
加密函数：
Plaintext是明文，EncryptedText是密文
void encrypt_ADC_data()
{
if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, Plaintext, PLAINTEXT_SIZE, EncryptedText, TIMEOUT_VALUE) != HAL_OK)
{
/* Processing Error */
Error_Handler();
}
}
为了CDC输出格式满足要求，编写UART_SendU32_BigEndian函数，负责格式转换和CDC输出
void UART_SendU32_BigEndian( uint32_t *data, uint16_t word_count) {
ULONG actual_length;
for (uint16_t i = 0; i < word_count; i++) {
uint8_t bytes[4];
bytes[0] = (data[i] >> 24) & 0xFF; // 最高字节
bytes[1] = (data[i] >> 16) & 0xFF;
bytes[2] = (data[i] >> 8) & 0xFF;
bytes[3] = data[i] & 0xFF; // 最低字节
ux_device_class_cdc_acm_write(cdc_acm, (UCHAR *)&bytes,4, &actual_length);
}
}
四、用PYTHON编写一个PC机处理函数
主要是处理串口接收，然后解密打印到终端
import serial
from Cryptodome.Cipher import AES
from Cryptodome.Util.Padding import pad, unpad
import struct
# AES 密钥（必须16/24/32字节）
AES_KEY = b'\x01\x02\x03\x04\x05\x06\x07\x08\x09\x0A\x0B\x0C\x0D\x0E\x0F\x10' # AES-128 (16字节)
def setup_serial(port, baudrate=115200):
"""初始化串口"""
try:
ser = serial.Serial(port, baudrate, timeout=1)
print(f"串口 {port} 已打开，波特率 {baudrate}")
return ser
except Exception as e:
print(f"无法打开串口 {port}: {e}")
return None
def decrypt_aes_ecb(ciphertext, key):
"""AES-ECB 解密"""
cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)
decrypted = cipher.decrypt(ciphertext)
return decrypted
#return unpad(decrypted, AES.block_size) # 自动去除填充
def main():
ser = setup_serial('COM45', 115200) # 修改为你的串口号（如 /dev/ttyUSB0）
if not ser:
return
try:
while True:
if ser.in_waiting >= 16: # 至少16字节（AES块大小）
ciphertext = ser.read(16) # 读取16字节加密数据
print(f"\r\n接收加密数据: {ciphertext.hex()}")
# AES-ECB 解密
try:
plaintext = decrypt_aes_ecb(ciphertext, AES_KEY)
print("解密数据 (HEX):", plaintext.hex()) # 输出 HEX 格式
print("解密数据 (Bytes):", plaintext) # 直接输出字节
uint32_value = struct.unpack('>L', plaintext[4:8])[0] # '<L' 表示小端uint32
print("转换为uint32:", uint32_value,"mA", hex(uint32_value))
except Exception as e:
print(f"解密失败: {e}")
except KeyboardInterrupt:
print("\n程序终止")
finally:
ser.close()
if __name__ == "__main__":
main()
五、运行
发送了4个uint32_t，第一、三是ADC的采集数据（0-4096)，第二、四是电压mV(上面笔误写的mA)
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