📚 课程目录第3章 HSM密钥存储与读取验证

3. HSM密钥存储与读取验证

任务目标

验证RH850 U2A的HSM模块能够将密钥安全写入非易失性存储区，并在掉电重启后正确读取该密钥，且读取结果与写入值完全一致。本案例聚焦密钥存储与读取的闭环验证，不涉及密钥使用阶段的加解密操作。

环境依赖

硬件：RH850/U2A评估板（集成HSM核）
软件：CS+ for CC（或E2 Studio），RH850 FCL（Flash Control Library）驱动，HSM固件已烧录至HSM核
调试工具：Renesas Flash Programmer（用于确认HSM固件版本）

实现原理

HSM核拥有独立于主核的Flash区域。主核通过Mailbox向HSM发送存储/读取命令，HSM固件内部调用FCL完成Flash擦写与读取。本案例使用HSM提供的HSM_KeyStore()与HSM_KeyRead()服务原语，主核侧仅需构造请求并解析响应。

关键完整代码

/* hsm_key_storage_test.c */
#include "hsm_api.h"
#include "r_mailbox.h"
#include <string.h>

#define KEY_SLOT_ID      0x01u
#define KEY_DATA_SIZE    32u   /* AES-256密钥长度 */

/* 测试密钥：固定模式便于比对 */
static const uint8_t test_key[KEY_DATA_SIZE] = {
    0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,
    0x08,0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F,
    0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,
    0x18,0x19,0x1A,0x1B,0x1C,0x1D,0x1E,0x1F
};

static uint8_t read_back[KEY_DATA_SIZE];

/* 主核侧调用入口 */
void hsm_key_storage_test(void)
{
    hsm_status_t status;
    uint32_t mail_result;

    /* 1. 发送密钥存储请求 */
    status = HSM_KeyStore(KEY_SLOT_ID, test_key, KEY_DATA_SIZE);
    if (HSM_OK != status) {
        /* 存储请求发送失败处理 */
        while(1);
    }

    /* 2. 等待HSM处理完成并获取结果 */
    mail_result = R_MAILBOX_WaitResult(HSM_CHANNEL, HSM_TIMEOUT_MS);
    if (HSM_CMD_SUCCESS != mail_result) {
        /* HSM返回错误：Flash写入失败或参数非法 */
        while(1);
    }

    /* 3. 发送密钥读取请求 */
    status = HSM_KeyRead(KEY_SLOT_ID, read_back, KEY_DATA_SIZE);
    if (HSM_OK != status) {
        while(1);
    }

    mail_result = R_MAILBOX_WaitResult(HSM_CHANNEL, HSM_TIMEOUT_MS);
    if (HSM_CMD_SUCCESS != mail_result) {
        while(1);
    }

    /* 4. 比对读取值与原始密钥 */
    if (0 == memcmp(test_key, read_back, KEY_DATA_SIZE)) {
        /* 验证通过：密钥存储与读取一致 */
        test_pass_indicator = 1u;
    } else {
        /* 验证失败：数据不一致 */
        test_pass_indicator = 0u;
    }
}

运行与验证

将上述代码集成到主核工程，确保hsm_api.h路径已包含，Mailbox驱动已初始化。
编译并烧录至评估板，在main()中调用hsm_key_storage_test()。
首次运行时，HSM会将密钥写入其专用Flash区域。
观察test_pass_indicator变量：若为1，说明存储与读取一致。
掉电重启验证：重新上电后，仅调用HSM_KeyRead()读取同一槽位，比对读取值与test_key是否一致。若一致，证明密钥已持久化存储且可正确恢复。

通过判定标准

首次运行时test_pass_indicator == 1，且HSM未返回任何错误码。
掉电重启后，密钥读取值与写入值逐字节一致（memcmp返回0）。
连续执行10次存储/读取循环，每次均比对通过，无偶发错误。

常见问题

HSM返回参数错误：检查KEY_SLOT_ID是否在HSM固件允许的槽位范围内（通常为0x00~0x0F）。
Flash写入超时：确认HSM核供电稳定，且FCL库已正确初始化；若HSM固件版本过旧，需升级。
重启后读取全0xFF：说明密钥未实际写入Flash，检查HSM存储命令是否返回成功，以及HSM核的Flash写保护是否已解除。