xtea-asm.S

   1 /* xtea-asm.S */
   2 /*
   3     This file is part of the Crypto-avr-lib/microcrypt-lib.
   4     Copyright (C) 2008  Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
   5
   6     This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9     (at your option) any later version.
  10
  11     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14     GNU General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License
  17     along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19 /* xtea-asm.S
  20  * Author:      Daniel Otte
  21  * Date:        2006-06-06
  22  * License:     GPLv3 or later
  23  *  Implementation of XTEA for AVR
  24  *  include xtea.h in your C-Project to use this functions.
  25 */
  26
  27 V01 = 2
  28 V02 = 3
  29 V03 = 4
  30 V04 = 5
  31 V11 = 6
  32 V12 = 7
  33 V13 = 8
  34 V14 = 9
  35 Accu1 = 14
  36 Accu2 = 15
  37 Accu3 = 16
  38 Accu4 = 17
  39 Sum1 = 18
  40 Sum2 = 19
  41 Sum3 = 20
  42 Sum4 = 21
  43 Func1 = 22
  44 Func2 = 23
  45 Func3 = 24
  46 Func4 = 25
  47 C = 28 /* der kleine Zaehler fuer zwischendurch */
  48
  49 .global xtea_enc
  50 ; == xtea_enc ==
  51 ; xtea encrytion function
  52 ; param1: 16-bit pointer to destination for encrypted block
  53 ;  given in r25,r24
  54 ; param2: 16-bit pointer to the block (64-bit) which is to encrypt
  55 ;  given in r23,r22
  56 ; param3: 16-bit pointer to the key (128-bit)
  57 ;  given in r21,r20
  58 ;
  59 xtea_enc:
  60  /* prolog */
  61         push r2
  62         push r3
  63         push r4
  64         push r5
  65         push r6
  66         push r7
  67         push r8
  68         push r9
  69         push r14
  70         push r15
  71         push r16
  72         push r17
  73         push r28
  74
  75  /* load the block */
  76         movw r26, r22 /* X points to block */
  77         movw r30, r20 /* Z points to key   */
  78         ld V01, X+
  79         ld V02, X+
  80         ld V03, X+
  81         ld V04, X+
  82         ld V11, X+
  83         ld V12, X+
  84         ld V13, X+
  85         ld V14, X+
  86 ;       push r25
  87 ;       push r24
  88         movw r26, r24 /* X points to destination */
  89
  90         ldi Func1, 32
  91         mov r0, Func1 /* r1 is cycle-counter */
  92         clr Sum1
  93         clr Sum2
  94         movw Sum3, Sum1
  95         clt
  96
  97 1:
  98         movw Accu1, V11
  99         movw Accu3, V13
 100         ldi C, 4
 101 2:      lsl Accu1
 102         rol Accu2
 103         rol Accu3
 104         rol Accu4
 105         dec C
 106         brne 2b                 /* Accu == V1 << 4 */
 107
 108         movw Func1, V11
 109         movw Func3, V13
 110         ldi C, 5
 111 3:      lsr Func4
 112         ror Func3
 113         ror Func2
 114         ror Func1
 115         dec C
 116         brne 3b                 /* Func == V1 >> 5 */
 117
 118         eor Accu1, Func1
 119         eor Accu2, Func2
 120         eor Accu3, Func3
 121         eor Accu4, Func4
 122         add Accu1, V11
 123         adc Accu2, V12
 124         adc Accu3, V13
 125         adc Accu4, V14  /* Accu == ( (V1<<4)^(V1>>5) ) + V1 */
 126
 127         brtc 4f
 128         mov C, Sum2
 129         lsr C
 130         andi C,(0x03 <<2)
 131         clt
 132         rjmp 5f
 133 4:
 134         mov C, Sum1     /* calc key offset */
 135         andi C, 0x03
 136         lsl C
 137         lsl C
 138         set
 139
 140 5:
 141         add r30, C
 142         adc r31, r1
 143         ld  Func1, Z
 144         ldd Func2, Z+1
 145         ldd Func3, Z+2
 146         ldd Func4, Z+3 /* Func = key[sum & 3] */
 147         sub r30, C
 148         sbci r31, 0
 149         add Func1, Sum1
 150         adc Func2, Sum2
 151         adc Func3, Sum3
 152         adc Func4, Sum4
 153         eor Accu1, Func1
 154         eor Accu2, Func2
 155         eor Accu3, Func3
 156         eor Accu4, Func4 /* Accu = ((V1<<4 ^ V1>>5) + V1) ^ (sum + key[sum&3])  */
 157         add Accu1, V01
 158         adc Accu2, V02
 159         adc Accu3, V03
 160         adc Accu4, V04
 161
 162         movw V01, V11
 163         movw V03, V13
 164         movw V11, Accu1
 165         movw V13, Accu3
 166
 167         /* sum += delta */ /* delta == 0x9E3779B9 */
 168         brtc 6f
 169         ldi C, 0xB9
 170         add Sum1, C
 171         ldi C, 0x79
 172         adc Sum2, C
 173         ldi C, 0x37
 174         adc Sum3, C
 175         ldi C, 0x9E
 176         adc Sum4, C
 177         rjmp 1b
 178
 179 6:
 180         dec r0
 181         breq 7f
 182         rjmp 1b
 183
 184  7:
 185  /* write block back */
 186  ;      pop r26
 187  ;      pop r27
 188         st X+, V01
 189         st X+, V02
 190         st X+, V03
 191         st X+, V04
 192         st X+, V11
 193         st X+, V12
 194         st X+, V13
 195         st X+, V14
 196
 197  /* epilog */
 198         pop r28
 199         pop r17
 200         pop r16
 201         pop r15
 202         pop r14
 203         pop r9
 204         pop r8
 205         pop r7
 206         pop r6
 207         pop r5
 208         pop r4
 209         pop r3
 210         pop r2
 211         ret
 212
 213 ;####################################################################
 214
 215  /* #endif TWO_IN_ONE */
 216
 217  /* #ifdef TWO_IN_ONE */
 218  /* now we use the same base-structure for enc- and decryption
 219         to indicate operation mode we use the highest bit of param3 (16 bit pointer to key),
 220         this is ok, since even the larges atmel today has "only" 8k of ram,
 221         but you shouldn't use this feature while using external ram.
 222  */
 223 .global xtea_enc
 224         ori r21, 0x80
 225
 226 .global xtea_dec
 227 ; == xtea_dec ==
 228 ; xtea decrytion function
 229 ; param1: 16-bit pointer to destination for decrypted block
 230 ;  given in r25,r24
 231 ; param2: 16-bit pointer to the block (64-bit) which is to derypt
 232 ;  given in r23,r22
 233 ; param3: 16-bit pointer to the key (128-bit)
 234 ;  given in r21,r20
 235 ;
 236 /*
 237 void xtea_dec(uint32_t* dest, uint32_t* v, uint32_t* k) {
 238     uint32_t v0=v[0], v1=v[1], i;
 239     uint32_t sum=0xC6EF3720, delta=0x9E3779B9;
 240     for(i=0; i<32; i++) {
 241         v1 -= ((v0 << 4 ^ v0 >> 5) + v0) ^ (sum + k[sum>>11 & 3]);
 242         sum -= delta;
 243         v0 -= ((v1 << 4 ^ v1 >> 5) + v1) ^ (sum + k[sum & 3]);
 244     }
 245     dest[0]=v0; dest[1]=v1;
 246 }
 247 */
 248
 249 xtea_dec:
 250  /* prolog */
 251         push r2
 252         push r3
 253         push r4
 254         push r5
 255         push r6
 256         push r7
 257         push r8
 258         push r9
 259         push r14
 260         push r15
 261         push r16
 262         push r17
 263         push r28
 264  /* load the block */
 265         movw r26, r22 /* Z points to block */
 266         movw r30, r20 /* X points to key   */
 267         ld V01, X+
 268         ld V02, X+
 269         ld V03, X+
 270         ld V04, X+
 271         ld V11, X+
 272         ld V12, X+
 273         ld V13, X+
 274         ld V14, X+
 275         movw r26, r24 /* Z points to destination */
 276
 277         ldi Sum1, 32
 278         mov r0, Sum1 /* r1 is cycle-counter */
 279         ldi Sum1, 0x20 /* sum = 0xC6EF3720 */
 280         ldi Sum2, 0x37
 281         ldi Sum3, 0xEF
 282         ldi Sum4, 0xC6
 283         clt
 284
 285 1:
 286         movw Accu1, V01
 287         movw Accu3, V03
 288         ldi C, 4
 289 2:      lsl Accu1
 290         rol Accu2
 291         rol Accu3
 292         rol Accu4
 293         dec C
 294         brne 2b                 /* Accu == V0 << 4 */
 295
 296         movw Func1, V01
 297         movw Func3, V03
 298         ldi C, 5
 299 3:      lsr Func4
 300         ror Func3
 301         ror Func2
 302         ror Func1
 303         dec C
 304         brne 3b                 /* Func == V0 >> 5 */
 305
 306         eor Accu1, Func1
 307         eor Accu2, Func2
 308         eor Accu3, Func3
 309         eor Accu4, Func4
 310         add Accu1, V01
 311         adc Accu2, V02
 312         adc Accu3, V03
 313         adc Accu4, V04  /* Accu == ( (V0<<4)^(V0>>5) ) + V0 */
 314
 315         brts 4f
 316         mov C, Sum2
 317         lsr C
 318         andi C,(0x03 <<2)
 319         set
 320         rjmp 5f
 321 4:
 322         mov C, Sum1     /* calc key offset */
 323         andi C, 0x03
 324         lsl C
 325         lsl C
 326         clt
 327
 328 5:
 329         add r30, C
 330         adc r31, r1
 331         ld  Func1, Z
 332         ldd Func2, Z+1
 333         ldd Func3, Z+2
 334         ldd Func4, Z+3 /* Func = key[sum & 3] */
 335         sub r30, C
 336         sbci r31, 0
 337         add Func1, Sum1
 338         adc Func2, Sum2
 339         adc Func3, Sum3
 340         adc Func4, Sum4
 341         eor Accu1, Func1
 342         eor Accu2, Func2
 343         eor Accu3, Func3
 344         eor Accu4, Func4 /* Accu = ((V0<<4 ^ V0>>5) + V0) ^ (sum + key[sum&3])  */
 345         sub V11, Accu1
 346         sbc V12, Accu2
 347         sbc V13, Accu3
 348         sbc V14, Accu4
 349
 350         movw Accu1, V01
 351         movw Accu3, V03
 352         movw V01, V11
 353         movw V03, V13
 354         movw V11, Accu1
 355         movw V13, Accu3
 356
 357         /* sum += delta */ /* delta == 0x9E3779B9 */
 358         brtc 6f
 359         subi Sum1, 0xB9
 360         sbci Sum2, 0x79
 361         sbci Sum3, 0x37
 362         sbci Sum4, 0x9E
 363         rjmp 1b
 364
 365 6:
 366         dec r0
 367         breq 7f
 368         rjmp 1b
 369
 370 7:
 371  /* write block back */
 372         st X+, V01
 373         st X+, V02
 374         st X+, V03
 375         st X+, V04
 376         st X+, V11
 377         st X+, V12
 378         st X+, V13
 379         st X+, V14
 380
 381  /* epilog */
 382         pop r28
 383         pop r17
 384         pop r16
 385         pop r15
 386         pop r14
 387         pop r9
 388         pop r8
 389         pop r7
 390         pop r6
 391         pop r5
 392         pop r4
 393         pop r3
 394         pop r2
 395         ret
 396
 397  /* #endif */
 398
 399 ;####################################################################
 400
 401  #ifdef TWO_IN_ONE
 402  /* now we use the same base-structure for enc- and decryption
 403         to indicate operation mode we use the highest bit of param3 (16 bit pointer to key),
 404         this is ok, since even the larges atmel today has "only" 8k of ram,
 405         but you shouldn't use this feature while using external ram.
 406  */
 407 .global xtea_enc
 408         ori r21, 0x80
 409
 410 .global xtea_dec
 411 ; == xtea_dec ==
 412 ; xtea decrytion function
 413 ; param1: 16-bit pointer to destination for decrypted block
 414 ;  given in r25,r24
 415 ; param2: 16-bit pointer to the block (64-bit) which is to derypt
 416 ;  given in r23,r22
 417 ; param3: 16-bit pointer to the key (128-bit)
 418 ;  given in r21,r20
 419 ;
 420 /*
 421 void xtea_dec(uint32_t* dest, uint32_t* v, uint32_t* k) {
 422     uint32_t v0=v[0], v1=v[1], i;
 423     uint32_t sum=0xC6EF3720, delta=0x9E3779B9;
 424     for(i=0; i<32; i++) {
 425         v1 -= ((v0 << 4 ^ v0 >> 5) + v0) ^ (sum + k[sum>>11 & 3]);
 426         sum -= delta;
 427         v0 -= ((v1 << 4 ^ v1 >> 5) + v1) ^ (sum + k[sum & 3]);
 428     }
 429     dest[0]=v0; dest[1]=v1;
 430 }
 431 */
 432
 433 xtea_dec:
 434  /* prolog */
 435         push r2
 436         push r3
 437         push r4
 438         push r5
 439         push r6
 440         push r7
 441         push r8
 442         push r9
 443         push r14
 444         push r15
 445         push r16
 446         push r17
 447         push r28
 448  /* set T-bit if we are going to encrypt, clear otherwise */
 449         bst r21, 7
 450         andi r21, 0x7f /* fix r21:r22 to a real addr */
 451  /* load the block */
 452         movw r26, r22 /* Z points to block */
 453         movw r30, r20 /* X points to key   */
 454         ld V01, X+
 455         ld V02, X+
 456         ld V03, X+
 457         ld V04, X+
 458         ld V11, X+
 459         ld V12, X+
 460         ld V13, X+
 461         ld V14, X+
 462         movw r26, r24 /* Z points to destination */
 463
 464         ldi Sum1, 32
 465         mov r0, Sum1 /* r1 is cycle-counter */
 466         ldi Sum1, 0x20 /* sum = 0xC6EF3720 */
 467         ldi Sum2, 0x37
 468         ldi Sum3, 0xEF
 469         ldi Sum4, 0xC6
 470         clt
 471
 472 1:
 473         movw Accu1, V01
 474         movw Accu3, V03
 475         ldi C, 4
 476 2:      lsl Accu1
 477         rol Accu2
 478         rol Accu3
 479         rol Accu4
 480         dec C
 481         brne 2b                 /* Accu == V0 << 4 */
 482
 483         movw Func1, V01
 484         movw Func3, V03
 485         ldi C, 5
 486 3:      lsr Func4
 487         ror Func3
 488         ror Func2
 489         ror Func1
 490         dec C
 491         brne 3b                 /* Func == V0 >> 5 */
 492
 493         eor Accu1, Func1
 494         eor Accu2, Func2
 495         eor Accu3, Func3
 496         eor Accu4, Func4
 497         add Accu1, V01
 498         adc Accu2, V02
 499         adc Accu3, V03
 500         adc Accu4, V04  /* Accu == ( (V0<<4)^(V0>>5) ) + V0 */
 501
 502         brts 4f
 503         mov C, Sum2
 504         lsr C
 505         andi C,(0x03 <<2)
 506         set
 507         rjmp 5f
 508 4:
 509         mov C, Sum1     /* calc key offset */
 510         andi C, 0x03
 511         lsl C
 512         lsl C
 513         clt
 514
 515 5:
 516         add r30, C
 517         adc r31, r1
 518         ld  Func1, Z
 519         ldd Func2, Z+1
 520         ldd Func3, Z+2
 521         ldd Func4, Z+3 /* Func = key[sum & 3] */
 522         sub r30, C
 523         sbci r31, 0
 524         add Func1, Sum1
 525         adc Func2, Sum2
 526         adc Func3, Sum3
 527         adc Func4, Sum4
 528         eor Accu1, Func1
 529         eor Accu2, Func2
 530         eor Accu3, Func3
 531         eor Accu4, Func4 /* Accu = ((V0<<4 ^ V0>>5) + V0) ^ (sum + key[sum&3])  */
 532         sub V11, Accu1
 533         sbc V12, Accu2
 534         sbc V13, Accu3
 535         sbc V14, Accu4
 536
 537         movw Accu1, V01
 538         movw Accu3, V03
 539         movw V01, V11
 540         movw V03, V13
 541         movw V11, Accu1
 542         movw V13, Accu3
 543
 544         /* sum += delta */ /* delta == 0x9E3779B9 */
 545         brtc 6f
 546         subi Sum1, 0xB9
 547         sbci Sum2, 0x79
 548         sbci Sum3, 0x37
 549         sbci Sum4, 0x9E
 550         rjmp 1b
 551
 552 6:
 553         dec r0
 554         breq 7f
 555         rjmp 1b
 556
 557 7:
 558  /* write block back */
 559         st X+, V01
 560         st X+, V02
 561         st X+, V03
 562         st X+, V04
 563         st X+, V11
 564         st X+, V12
 565         st X+, V13
 566         st X+, V14
 567
 568  /* epilog */
 569         pop r28
 570         pop r17
 571         pop r16
 572         pop r15
 573         pop r14
 574         pop r9
 575         pop r8
 576         pop r7
 577         pop r6
 578         pop r5
 579         pop r4
 580         pop r3
 581         pop r2
 582         ret
 583
 584  #endif
 585