STM32HAL库-移植mbedtls开源库示例（一）

本文介绍了如何在STM32HAL库环境下移植mbedtls开源库，以支持MQTT证书加密功能。mbedtls是一个轻量级的C语言加密库，实现了TLS/SSL协议、X.509证书操作等安全功能，适用于嵌入式系统。文章使用STM32F103CBT6开发板和Keil MDK开发环境，详细说明了移植过程。mbedtls可为物联网通信提供安全加密支持，使TCP、MQTT、HTTP等协议升级为安全版本（TCP

宁静致远2021

1006人浏览 · 2025-09-17 18:11:47

宁静致远2021 · 2025-09-17 18:11:47 发布

STM32HAL库-移植mbedtls开源库示例（一）

Chapter1 STM32HAL库-移植mbedtls开源库示例（一）
Chapter2 STM32移植使用mbedtls-2.24.0(实用)
- （1）关于PolarSSL
Chapter3 C语言常用内存处理函数（memset和memcpy函数）

在线加密解密工具

https://md5.github.org.cn/

https://www.gseen.com/online_tools/encryption/hash

在这里插入图片描述

Chapter1 STM32HAL库-移植mbedtls开源库示例（一）

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_36075612/article/details/115962112

概述

本篇文章介绍如何使用STM32HAL库，移植mbedtls开源库支持mqtt证书加密示例。

GitHub：https://github.com/ARMmbed/mbedtls

gitee：https://gitee.com/armmbed/mbedtls/tags
在这里插入图片描述

硬件：STM32F103CBT6最小系统板
软件：Keil 5.29 + STM32CubeMX6.01

一、使用方法

什么是mbedtls：
Mbed TLS是一个C库，实现了密码原语、X.509证书操作以及SSL/TLS和DTLS协议。它的代码占用空间小，因此适合于嵌入式系统。
Mbed TLS包括PSA加密API的参考实现。这是目前仅用于评估目的的预览。
mbedtls遵循 Apache 2.0 开源许可协议。
详情请移步到官网阅读：https://github.com/ARMmbed/mbedtls

mbedtls有什么用处

mbedtls库提供了 TLS / DTLS协议的实现，有了mbedtls库之后意味着：

TCP + TLS = TCP(S)
MQTT + TLS = MQTT(S)
HTTP + TLS = HTTP(S)
COAP + DTLS = COAP(S)
目前的物联网操作系统+各种通信模组方式可以很好的实现TCP/UDP通信，进而提供一些HTTP、MQTT、COAP之类的上层协议，这些协议最大的特点是“明文传输”，一旦有中间人想要截获篡改数据，非常容易。

要想物联网设备和服务器之间具备高安全性，mbedtls库不可或缺。

二、STM32CubeMx配置

在这里插入图片描述

三、Examples

1、进入GitHub拉取源码
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
进入版本页

STM32移植v2.24.0，最新版本进行移植过，很多错误，捣鼓很长时间，最终选择了v2.24.0，验证过的问题少些。
2、打开STM32CubeMx生成的keil工程，新建mbedtls文件夹，按照如下步骤进行。

3、把mbedtls\library所有.c文件添加到Keil中来。
在这里插入图片描述

4、添加头文件路径

5、编译工程

解决报错问题

1）、添加宏定义mbedconfig配置文件：
MBEDTLS_CONFIG_FILE=<config-mini-tls1_1.h>,
在这里插入图片描述
2）、修改config-mini-tls1_1.h 文件
分别注释掉，无需要功能模块：

注释掉宏定义MBEDTLS_HAVE_TIME，因为我们目前没有用到时间相关的
注释掉宏定义MBEDTLS_NET_C，因为没有用到网络
添加一个宏定义MBEDTLS_NO_PLATFORM_ENTROPY，单片机无系统所以需要添加该宏。

/**
 * \file config-mini-tls1_1.h
 *
 * \brief Minimal configuration for TLS 1.1 (RFC 4346)
 */
/*
 *  Copyright The Mbed TLS Contributors
 *  SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 *  Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may
 *  not use this file except in compliance with the License.
 *  You may obtain a copy of the License at
 *
 *  http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 *  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 *  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
 *  WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 *  See the License for the specific language governing permissions and
 *  limitations under the License.
 */
/*
 * Minimal configuration for TLS 1.1 (RFC 4346), implementing only the
 * required ciphersuite: MBEDTLS_TLS_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA
 *
 * See README.txt for usage instructions.
 */
 
#ifndef MBEDTLS_CONFIG_H
#define MBEDTLS_CONFIG_H
 
/* System support */
#define MBEDTLS_HAVE_ASM
//#define MBEDTLS_HAVE_TIME
 
/* mbed TLS feature support */
#define MBEDTLS_CIPHER_MODE_CBC
#define MBEDTLS_PKCS1_V15
#define MBEDTLS_KEY_EXCHANGE_RSA_ENABLED
#define MBEDTLS_SSL_PROTO_TLS1_1
 
/* mbed TLS modules */
#define MBEDTLS_AES_C
#define MBEDTLS_ASN1_PARSE_C
#define MBEDTLS_ASN1_WRITE_C
#define MBEDTLS_BIGNUM_C
#define MBEDTLS_CIPHER_C
#define MBEDTLS_CTR_DRBG_C
#define MBEDTLS_DES_C
#define MBEDTLS_ENTROPY_C
#define MBEDTLS_MD_C
#define MBEDTLS_MD5_C
//#define MBEDTLS_NET_C
#define MBEDTLS_OID_C
#define MBEDTLS_PK_C
#define MBEDTLS_PK_PARSE_C
#define MBEDTLS_RSA_C
#define MBEDTLS_SHA1_C
#define MBEDTLS_SHA256_C
#define MBEDTLS_SSL_CLI_C
#define MBEDTLS_SSL_SRV_C
#define MBEDTLS_SSL_TLS_C
#define MBEDTLS_X509_CRT_PARSE_C
#define MBEDTLS_X509_USE_C
 
/* For test certificates */
#define MBEDTLS_BASE64_C
#define MBEDTLS_CERTS_C
#define MBEDTLS_PEM_PARSE_C
 
/* For testing with compat.sh */
//#define MBEDTLS_FS_IO
 
#define MBEDTLS_NO_PLATFORM_ENTROPY
 
#include "mbedtls/check_config.h"
 
#endif /* MBEDTLS_CONFIG_H */

6、再次编译
在这里插入图片描述
7、main.c文件

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
 
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#include "mbedtls/sha1.h"		//使用sha1相关加密函数
#include "string.h"				  //使用到了strlen函数
/* USER CODE END Includes */
 
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
 
/* USER CODE END PTD */
 
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
 
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
 
/* USER CODE END PM */
 
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
 
/* USER CODE BEGIN PV */
 
/* USER CODE END PV */
 
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
 
/* USER CODE END PFP */
 
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void sha1_test(void)
{
	printf("mbedtls port on STM32F103 core board by champion666\r\n");
 
	/* sha1 test */
	char *source_cxt = "champion666";
	char encrypt_cxt[64];
 
	printf("source context is:%s\r\n", source_cxt);
 
	mbedtls_sha1_context sha1_ctx;
	mbedtls_sha1_init(&sha1_ctx);
	mbedtls_sha1_starts(&sha1_ctx);
	mbedtls_sha1_update(&sha1_ctx, (unsigned char *)source_cxt, strlen(source_cxt));
	mbedtls_sha1_finish(&sha1_ctx, (unsigned char *)encrypt_cxt);
	mbedtls_sha1_free(&sha1_ctx);
 
	int i = 0;
	printf("sha1 encrypt context is:[");
	while (encrypt_cxt[i]) {
		printf("%02x", encrypt_cxt[i]);
		i++;
	}
	printf("]\r\n");
}
/* USER CODE END 0 */
 
/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
 
  /* USER CODE END 1 */
 
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
 
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
 
  /* USER CODE BEGIN Init */
 
  /* USER CODE END Init */
 
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
 
  /* USER CODE BEGIN SysInit */
 
  /* USER CODE END SysInit */
 
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	sha1_test();
  /* USER CODE END 2 */
 
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
 
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}
 
/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
 
  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
 
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}
 
/* USER CODE BEGIN 4 */
#ifdef __GNUC__
  /* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf
     set to 'Yes') calls __io_putchar() */
  #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
  #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */
/**
  * @brief  Retargets the C library printf function to the USART.
  * @param  None
  * @retval None
  */
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  /* Place your implementation of fputc here */
  /* e.g. write a character to the EVAL_COM1 and Loop until the end of transmission */
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
 
  return ch;
}
 
int fgetc(FILE * f)
{
  uint8_t ch = 0;
  HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}
 
/* USER CODE END 4 */
 
/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
 
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
 
#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
 
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

四、运行结果

在这里插入图片描述
在线验证Hash在线计算、md5计算、sha1计算、sha256计算、sha512计算。
网址1：https://1024tools.com/hash；
网址2：http://encode.chahuo.com/

传送门->代码 (内含有：mbedtls-2.24.0.zip 源码)

参考文章：

1、https://www.it610.com/article/1297797408901636096.htm
2、https://mculover666.blog.csdn.net/article/details/108680779
3、https://blog.csdn.net/qq153471503/article/details/109461794

Chapter2 STM32移植使用mbedtls-2.24.0(实用)

原文链接：https://blog.csdn.net/qq153471503/article/details/109461794

（1）关于PolarSSL

mbed TLS（以前称为PolarSSL）是TLS和SSL协议的实现，并且需要相应的加密算法和支持代码。这是双重许可与Apache许可证 2.0版（与GPLv2许可也可）。
核心SSL库用C编程语言编写，并实现SSL模块，基本加密功能并提供各种实用功能。与OpenSSL和TLS的其他实现不同，mbed TLS设计为适合小型嵌入式设备，最小完整的TLS堆栈需要60KB的程序空间和64KB的RAM。它也是高度模块化的：每个组件，如加密函数，可以独立于框架的其余部分使用。因为mbed TLS是用C编程语言编写的，没有外部依赖，现在叫MbedTSL，PolarSSL源码，也许是最小巧的ssl代码库。高效、便于移植和集成。尤其适合嵌入式应用。

本章就基于STM32移植mbedtls-2.24.0版本进行测试与使用！

mbedtls下载地址：https://github.com/ARMmbed/mbedtls

本章工程代码下载地址：https://github.com/wowyyy/HAL_STM32_MBEDTLS_DEMO.git

注意：因为本章节只是用了加解密的API，没有使用网络进行SSL认证操作，如果要使用mbedtls的SSL认证，最低的硬件环境最低需要60K的FLASH以及64K的SRAM(内存)，如果你使用的比较低端的STM32，那么无解，没法用embedtls。。。

Chapter3 C语言常用内存处理函数（memset和memcpy函数）

原文链接：https://blog.csdn.net/m0_49476241/article/details/131997972

前言

本篇文章来讲解一下memset和memcpy函数，这两个函数在C语言中也是比较重要的，这里我们就来学习一下这两个函数的使用方法吧。

一、memset函数

memset 函数是一个C标准库中的函数，用于将一块内存区域的每个字节设置为指定的值。

memset 的定义如下：

void *memset(void *ptr, int value, size_t num);

函数的参数包括 ptr，表示要设置的内存区域的起始地址；value，表示要设置的值，通常以整数表示，但在传给 memset 时会自动转换为 unsigned char 类型；num，表示要设置的字节数。

memset 函数的工作原理是将指定值 value 拷贝到指定内存区域 ptr 所指向的每个字节中，重复拷贝 num 次。

常见的用法是将内存区域初始化为特定值，例如将整个数组清零：

int arr[10];
memset(arr, 0, sizeof(arr));

上述代码将数组 arr 的所有元素设置为零。这是非常高效的一种方式，特别是对于大型数组或者结构体，因为它直接操作内存，而不是逐个元素赋值。

需要注意的是，memset 函数只能设置每个字节的值，因此对于非 char 型的数组，设置的值可能会被截断或产生不可预测的结果。针对非字符类型的数组或结构体，应该使用其他方法来进行赋值。

此外，还需要谨慎使用 memset，因为它没有边界检查，容易导致越界操作或者非法访问内存。

易错点：

当使用 memset 函数给不同类型的数组置为某个值时，确实需要注意不同类型的字节大小和表示范围，以避免出现问题。以下是一个示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
  int intArray[5];
  char charArray[5];

  // 设置 int 类型数组为 1
  memset(intArray, 1, sizeof(intArray));

  // 设置 char 类型数组为 1
  memset(charArray, 1, sizeof(charArray));

  printf("intArray:\n");
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", intArray[i]);
  }

  printf("\n\ncharArray:\n");
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", charArray[i]);
  }

  return 0;
}

运行上述代码，输出如下：

intArray:
16843009 16843009 16843009 16843009 16843009

charArray:
1 1 1 1 1

可以看到，memset 函数对 int 类型数组的每个字节都设置为 1，并没有按预期将整个 int 类型的元素设置为 1。这是因为 memset 函数按字节拷贝，将 1（int 类型转换为 unsigned char 类型）复制到了每个字节，并没有设置整个 int 类型元素的值。

相比之下，对 char 类型数组使用 memset 函数，每个字节都被设置为 1，包括 ASCII 值为 1 的字符。

因此，在使用 memset 函数时，应注意被设置的值要与数组元素类型相匹配，以避免产生意料之外的结果。如果想将整个 int 类型数组设置为某个值，可以使用循环逐个赋值的方式来确保正确设置。

二、memcpy函数

memcpy 函数是 C 标准库中的一个函数，用于在内存之间进行字节级别的数据拷贝。memcpy 可以将源内存区域的内容复制到目标内存区域，并返回指向目标内存区域的指针。

memcpy 的定义如下：

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);

函数的参数包括 dest，表示目标内存区域的起始地址；src，表示源内存区域的起始地址；n，表示要复制的字节数。

memcpy 函数会将源内存区域中的 n 个字节的数据复制到目标内存区域，可能包含原先的内容。函数不会检查边界，因此保证源和目标内存区域的大小至少为 n 是非常重要的。

以下是一个示例，展示 memcpy 的用法：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char src[] = "Hello, world!";
    char dest[20];

    memcpy(dest, src, strlen(src) + 1);

    printf("Copied string: %s\n", dest);

    return 0;
}

上述代码将源字符串 src 复制到目标字符数组 dest 中。memcpy 函数使用了 strlen(src) + 1 作为要复制的字节数，确保整个字符串被复制到目标数组中，包括字符串的结尾符 ‘\0’。

在运行代码后，输出如下：

Copied string: Hello, world!

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