在嵌入式产品开发中，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 <stdio.h> int main() { unsigned char Rxbuf[9] = {0x55,0xAA,0x01,0x00,0x33,0x33,0x53,0x40,0xED}; short DeviceId; float Voltage; 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\n",DeviceId); printf("Voltage:%f\n",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 <stdio.h> #include <string.h> #pragma pack(1) struct RxFrame { unsigned char header1; unsigned char header2; short deviceId; float voltage; unsigned char check; }; int main() { 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\n",RxData.deviceId); printf("Voltage:%f\n",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 <stdio.h> #include "convert.h" int main() { unsigned char Rxbuf[9] = {0x55,0xAA,0x01,0x00,0x33,0x33,0x53,0x40,0xED}; short DeviceId; float Voltage; 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\n",DeviceId); printf("Voltage:%f\n",Voltage); } return 0; }
其中convert.h如下：
#ifndef CONVERT_H #define CONVERT_H void ShortToByte(unsigned char* dest, int* index, short value); void FloatToByte(char* dest, int* index, float value); #endif // CONVERT_H
convert.c如下：
#include "convert.h" #include <string.h> #include <stdbool.h> 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 void ByteToShort(const unsigned char* source, int* index, short* result); void ByteToInt(unsigned char* source, int* index, int* result); void ByteToLong(char* source, int* index, long long* result); void ByteToFloat(unsigned char* source, int* index, float* result); void ByteToDouble(unsigned char* source, int* index, double* result); void ByteToString(unsigned char* source, int* index, char* result, int length); void ShortToByte(unsigned char* dest, int* index, short value); void IntToByte(char* dest, int* index, int value); void LongToByte(char* dest, int* index, long long value); void FloatToByte(char* dest, int* index, float value); void DoubleToByte(unsigned char* dest, int* index, double value); void StringToByte(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，是如何处理的呢？欢迎留言讨论
