嵌入式开发中组包的过程和解析的过程一样吗

在嵌入式产品开发中，我们经常会遇到两个设备之间的通信、设备与服务器的通信、设备和上位机的通信等，很多时候通信协议都是自定义的，所以这就涉及到自定义协议的解析和组包问题。

比如针对下面的这样一个协议：

帧头1	帧头2	字段1	字段2	校验
固定值：0x55	固定值：0xAA	设备ID	电压值	前面所有数据异或值
char	char	short	float	char
1字节	1字节	2字节	4字节	1字节

数据在发送时涉及到一个大小端的概念，大小端是针对多字节数据的传输，比如上述协议中字段1，假设两字节内容为0x0001，先发送0x01后发送0x00，称为小端模式；先发送0x00后发送0x01，称为大端模式。

假设字段1内容为0x001，字段2内容为0x40533333(对应为3.3)

假设按照小端方式发送，下面是帧数据：

55 AA 01 00 33 33 53 40 ED

下面来看看如何解析：

若干年前，在第一次面对这种问题时，用的如下傻瓜式的代码方式实现：

#include

intmain()
{
unsigned char Rxbuf[9]={0x55,0xAA,0x01,0x00,0x33,0x33,0x53,0x40,0xED};

short DeviceId;
floatVoltage;

unsigned char check=0;
int i;

for(i=0;i<8;i++)
    {
        check ^= Rxbuf[i];
    }

    if(Rxbuf[0]==0x55 && Rxbuf[1]==0xAA && Rxbuf[8]==check )
    {
        DeviceId=(Rxbuf[3]<<8)|Rxbuf[2];
        Voltage= *((float *)&Rxbuf[4]);

        printf("DeviceId:%d
",DeviceId);
        printf("Voltage:%f
",Voltage);
    }

    return 0;
}

简单来说就是硬来，按照数组的先后顺序逐个重组解析，如果协议比较长，代码里会充斥着很多的数组下标，一不小心就数错了。而且如果更改协议的话，代码要改动很多地方。

后来有人告诉我可以定义个结构体，然后使用memcpy函数直接复制过去就完事了。

#include
#include
#pragma pack(1)
struct RxFrame
{
unsigned char header1;
unsigned char header2;
short deviceId;
floatvoltage;
unsigned char check;
};


intmain()
{
unsigned char Rxbuf[9]={0x55,0xAA,0x01,0x00,0x33,0x33,0x53,0x40,0xED};

struct RxFrame RxData;

unsigned char check=0;
int i;

for(i=0;i<8;i++)
    {
        check ^= Rxbuf[i];
    }

    memcpy(&RxData,Rxbuf,sizeof(Rxbuf));

    if(Rxbuf[0]==0x55 && Rxbuf[1]==0xAA && RxData.check==check )
    {
        printf("DeviceId:%d
",RxData.deviceId);
        printf("Voltage:%f
",RxData.voltage);
    }

    return 0;
}

嗯，的确是方便了很多。不过，该方式仅适合小端传输方式。

再后来，又见到有人用如下代码实现：

#include
#include"convert.h"

intmain()
{
unsigned char Rxbuf[9]={0x55,0xAA,0x01,0x00,0x33,0x33,0x53,0x40,0xED};

short DeviceId;
floatVoltage;

unsigned char check=0;
int i;
int index=0;

for(i=0;i<8;i++)
    {
        check ^= Rxbuf[i];
    }

    if(Rxbuf[0]==0x55 && Rxbuf[1]==0xAA && Rxbuf[8]==check )
    {
        index += 2;
        ByteToShort(Rxbuf, &index, &DeviceId);
        ByteToFloat(Rxbuf, &index, &Voltage);

        printf("DeviceId:%d
",DeviceId);
        printf("Voltage:%f
",Voltage);
    }

    return 0;
}

其中convert.h如下：

#ifndef CONVERT_H
#define CONVERT_H

voidShortToByte(unsigned char*dest,int*index,short value);
voidFloatToByte(char*dest,int*index,floatvalue);

#endif//CONVERT_H

convert.c如下：

#include"convert.h"
#include
#include

static bool Endianflag=0;

void ByteToShort(const unsigned char*source,int*index,short*result)
{
int i,len=sizeof(short);
char p[len];
memset(p,0,len);

if(Endianflag==1)
{
for(i=0;i< len; i++ )
            *(p+i) = *(source + *index + len - i - 1);
    }
    else
    {
        for( i = 0; i < len; i++ )
            *(p+i) = *(source + *index + i);
    }


    *result = *((short*)p);

    *index += len;
}

void ByteToFloat(unsigned char* source, int* index, float* result)
{
    int i, len = sizeof(float);
    char p[len];
    memset(p, 0, len);


    if(Endianflag == 1 )
    {
        for( i = 0; i < len; i++ )
            *(p+i) = *(source + *index + len - i - 1);
    }
    else
    {
        for( i = 0; i < len; i++ )
            *(p+i) = *(source + *index + i);
    }


    *result = *((float*)p);

    *index += len;
}

该方法既可以支持小端模式，也可以支持大端模式，使用起来也是比较方便。

除了上述2个函数，完整的转换包含以下函数，就是将Bytes转换为不同的数据类型，以及将不同的数据类型转换为Bytes。

#ifndef CONVERT_H
#define CONVERT_H

voidByteToShort(const unsigned char*source,int*index,short*result);
voidByteToInt(unsigned char*source,int*index,int*result);
voidByteToLong(char*source,int*index,long long*result);
voidByteToFloat(unsigned char*source,int*index,float*result);
voidByteToDouble(unsigned char*source,int*index,double*result);
voidByteToString(unsigned char*source,int*index,char*result,int length);


voidShortToByte(unsigned char*dest,int*index,short value);
voidIntToByte(char*dest,int*index,int value);
voidLongToByte(char*dest,int*index,long long value);
voidFloatToByte(char*dest,int*index,floatvalue);
voidDoubleToByte(unsigned char*dest,int*index,double value);
voidStringToByte(char*dest,int*index,int length,char*value);

#endif//CONVERT_H

组包的过程和解析的过程正好相反，这里不再赘述。你在开发中遇到这种问题时，又是如何处理的呢？欢迎留言讨论！

责任编辑：彭菁