TLV封包与解包详解

何谓TLV

所谓通讯协议就是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，倘若一方不遵守，便会直接导致数据不能被解析！更通俗来讲，它可以理解两个节点之间为了协同工作实现信息交换，协商一定的规则和约定，例如规定字节序，各个字段类型等。

Tag：标记
Length：一般为value的长度，也可以是整个TLV的长度；
Value：真正的数据长度。

如下表格所示：完整的TLV的协议:
为了读取一个TLV错误导致后面的TLV都全部乱序了。

报文头	Tag	Length	Value	CRC16校验和
1 Byte	1 Byte	n+5 Bytes	n Bytes	2 Bytes

报文头:用来标志一个报文的开始;
CRC16：占2个字节，从报文头开始到数据结尾(Value)所有数据的CRC校验和;

具体可以参考下面的案例:

这里列举了产品的ID 时间 和温度的TLV报文, 假如数据报文是如下这样简单的TLV:

当接收数据时发生一个温度的TLV错误 ,变成如下所示:

这里一个TLV错误,导致数据读取时找到最近的0x03作为温度的Tag, 0x02表示Length, 0x0c 16 就是value值, 那后面岂不是乱套了, 若定义了0x04标识,那在从该位置进行解析,接收的数据就GG了.
所以加上标识和和CRC校验位, 标识一般采用0xfd,不容易引起错误, 最好不要用0x01 02 等作为头;
CRC校验时需要将整个HTLV都校验,如果检验错误直接丢弃该HTLV数据,再寻找下一个HTLV即可.

好了,直接上代码吧:

TLV封包代码如下:

#include
#include
#include 
#include"crc-itu-t.c"
#include

#define TLV_MAX_SIZE    128
#define TLV_MIN_SIZE    6
#define Tag_temper		0x03	//可以使用枚举
#define HEADER         	0xfd
 
int tlv_pack(char *buf, int size, int cmd)
{
     
         unsigned short      crc16;
         int                 pack_len =  0x02
         /* Only 2 byte value */
 
        if(!buf || size<TLV_MIN_SIZE )
        {
     
               printf("Invalid input arguments\n");
                return 0;
        }
        /* Packet head */
        buf[0] = HEADER; 
        /* Tag */ 
        buf[1] = Tag_temper;	
        /* Length, this packet total 6 bytes */
        buf[2] = pack_len;
        /* Value */
        buf[3] = 0x0e;		//如果value多的话,可以用for循环
        buf[3] = 0x03;
  		//CRC检验算法网上也比较多,可以直接用就行
        crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, buf, 4); //HTLV计算出一个unsigned short类型crc的值
        ushort_to_bytes(&buf[4], crc16);//将16位的crc值(1个字节8个位)转换成两个字节加到HTLV最后变成HTLV CRC的tlv报文
        return pack_len;
}

下面是TLV解包的代码有些复杂, 不要过多依赖对端,考虑了粘包的可能性.
加入了ACK/NAK机制:
ACK表示确认收到报文,可以进行下一次传输;
NAK表示报文出错,请求再次重传,一般不超过三次.

#include
#include
#include 
#include "tlv_unpack.h"
#include "crc-itu-t.h"
#include "hex_str_to_int.h"

int tlv_unpack(char *r_buf, int size, int cli_fd, char *tlv)
{
     
    int     i;
    int     len;
    unsigned short   val;
    unsigned short  crc16;
    int data;
    
start_loop:
    int     ofset = 0;   
    //首先判断读取的全部帧当中，是否存在有效数据, 否则传输NAK报文请求重传 
    if (size < MIN_PACK_SIZE)
    {
     
        printf("Pack too short and get data stream failure: %s\n", strerror(errno));
        //写NAK报文给客户端   MAGIC_CRC选定的CRC校验的除数
        crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, (unsigned char *)nak_buf, 4);  //获得unsigned short类型校验位, 第一个为除数, 第二个为数组指针, 第三个为校验长度
        ushort_to_bytes(&nak_buf[4], crc16);        //将CRC的2字节的校验值，转化成两个一字节存在unsigned char 当中    

        write(cli_fd, nak_buf, strlen(MIN_PACK_SIZE) );
        return -1;
    }
    //在一个buf中一帧一帧解析TLV，进行读取数据
    for (i=0; i<size; i++)
    {
        
        //读到报文头
        if (r_buf[i] == HEARDER)
        {
     
            //只有帧头和标志位,没有value值 (读到buf的最后了)
            if (size-i < 2)
            {
     
                printf("remain data too short and read ok.\n")
                printf("Wait continue input data.\n")

                //这里需要注意, 若将字符串后面的'\0'也读取到了,那么会将目的buf的后面数据全部清除
                memmvoe(r_buf, &r_buf[i], strlen(size-i) );         //数据拷贝到buf首部，等待下一次传输数据，再读取
                crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, (unsigned char *)nak_buf, 4);  //获得unsigned short类型校验位
                ushort_to_bytes(&ack_buf[4], crc16);        //将CRC的2字节的校验值，转化成两个一字节存在unsigned char 当中 

                write(cli_fd, ack_buf, strlen(MIN_PACK_SIZE) );
                return  size-i;          //剩余字节数
            }
           
            ofset += i+2; 
            len = r_buf[ofset];
            
            //帧(length)长度错误，直接丢弃该报文段，并发送NAK报文，请求重新发数据
            if ( len < MIN_PACK_SIZE || len > MAX_PACK_SIZE)
            {
     
                memmove(r_buf, &r_buf[ofset], strlen(size-i-len));
                crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, (unsigned char *)nak_buf, 4);  //获得unsigned short类型校验位
                ushort_to_bytes(&nak_buf[4], crc16);        //将CRC的2字节的校验值，转化成两个一字节存在unsigned char 当中  

                write(cli_fd, nak_buf, strlen(MIN_PACK_SIZE) );
                goto start_loop;
            }
            printf("Current TLV data abnormal.\n")
            //报文未读完，继续保存到buf,下一次读取
            if (len > size-i)
            {
     
                memmove(r_buf, &r_buf[ofset], strlen(size-i) );
                printf("TLV packed is accomplish.\n");
                printf("Wait next data input.\n");
                crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, (unsigned char *)nak_buf, 4);  //获得unsigned short类型校验位
                ushort_to_bytes(&ack_buf[4], crc16);        //将CRC的2字节的校验值，转化成两个一字节存在unsigned char 当中 

                write(cli_fd, ack_buf, strlen(MIN_PACK_SIZE) );
                return size-i;              //剩余字节数
            }
            
            //正常读取TLV数据包,需要首先判断CRC检验和是否相同, 不同则直接丢弃该报文段
            crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, (unsigned char *)r_buf[i], len);  //获得unsigned short类型校验位
            val = bytes_to_ushort(&r_buf[i+len-2], crc16);        //将CRC的2字节的校验值，转化成两个一字节存在unsigned char 当中 

            //CRC若不相等则检验失败,发送NAK报文请求重传
            if (crc16 != val)
            {
     
                printf("CRC checkout failure.\n");
                memmove(r_buf, &r_buf[i], strlen(len) );
                crc16 = crc_itu_t(MAGIC_CRC, (unsigned char *)nak_buf, 4);  //获得unsigned short类型校验位
                ushort_to_bytes(&nak_buf[4], crc16);        //将CRC的2字节的校验值，转化成两个一字节存在unsigned char 当中 

                write(cli_fd, nak_buf, strlen(MIN_PACK_SIZE) );
                goto start_loop;
            }
            printf("CRC checkout sucessfuly.\n");

            //解析成功,将该TLV数据包保存进行处理
            ofset = 0;
            ofset = (i+3);
            if (r_buf[i+1] == Tag_temper)
            {
     
   				;	//实现自己想要的功能
            }    
            //分析完成一个TLV数据包后,丢弃该包,分析下一个TLV
            printf("Unpack a TLV data accomplish.\n");
            memmove(r_buf, &r_buf[i], size-i-len);
            size = size-i-len;  //分析剩余TLV数据

            goto start_loop;
        }//if (r_buf[i] == HEARDER)
    }//for (i=0; i
    
    return 0;
}