基于 Rust 与 GBT32960 规范的编解码层
根据架构设计，实现编解码层的代码设计
Cargo.toml 加入二进制序列化支持
# 序列化支持
...
bincode = "1.3" # 添加二进制序列化支持
bytes-utils = "0.1" # 添加字节处理工具开始编码
错误处理（error.rs）：
定义了编解码过程中可能遇到的错误类型，使用枚举定义
use thiserror::Error;
#[derive(Error, Debug)]
pub enum CodecError {
#[error("数据长度不足")]
InsufficientData,
#[error("校验和错误")]
ChecksumMismatch,
#[error("无效的起始符")]
InvalidStartByte,
#[error("无效的命令标识: {0}")] InvalidCommand(u8),
#[error("IO错误: {0}")] Io(#[from] std::io::Error),
}
数据帧结构（frame.rs）：
- 定义了符合 GBT32960 协议的数据帧结构
- 提供了创建和校验数据帧的方法
frame.rs
use bytes::{ Bytes, BytesMut, BufMut };
use chrono::NaiveDateTime;
use serde::{ Serialize, Deserialize };
#[derive(Debug, Clone, Serialize, Deserialize)]
pub struct Frame {
pub start_byte: u8, // 起始符 0x23
pub command_flag: u8, // 命令标识
pub response_flag: u8, // 应答标志
pub vin: String, // 车辆识别码
pub encrypt_method: u8, // 加密方式
pub payload_length: u16, // 数据单元长度
pub payload: Bytes, // 数据单元
pub checksum: u8, // BCC校验码
}
impl Frame {
pub fn new(command: u8, vin: String, payload: Bytes) -> Self {
let payload_length = payload.len() as u16;
Self {
start_byte: 0x23,
command_flag: command,
response_flag: 0xfe,
vin,
encrypt_method: 0x01,
payload_length,
payload,
checksum: 0x00, // 将在编码时计算
}
}
pub fn calculate_checksum(&self) -> u8 {
let mut bcc: u8 = 0;
// 命令标识
bcc ^= self.command_flag;
// 应答标志
bcc ^= self.response_flag;
// VIN码（17位）
for byte in self.vin.as_bytes() {
bcc ^= byte;
}
// 加密方式
bcc ^= self.encrypt_method;
// 数据单元长度（2字节）
bcc ^= ((self.payload_length >> 8) & 0xff) as u8;
bcc ^= (self.payload_length & 0xff) as u8;
// 数据单元
for byte in self.payload.iter() {
bcc ^= byte;
}
bcc
}
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
fn test_calculate_checksum() {
let payload = Bytes::from_static(&[0x01, 0x02, 0x03]);
let frame = Frame::new(
0x01, // command
"LSVNV2182E0200001".to_string(), // vin
payload
);
let checksum = frame.calculate_checksum();
assert!(checksum != 0, "校验和不应该为0");
// 创建相同内容的帧，校验和应该相同
let frame2 = Frame::new(
0x01,
"LSVNV2182E0200001".to_string(),
Bytes::from_static(&[0x01, 0x02, 0x03])
);
assert_eq!(checksum, frame2.calculate_checksum(), "相同内容的帧应该有相同的校验和");
}
#[test]
fn test_different_content_different_checksum() {
let frame1 = Frame::new(0x01, "LSVNV2182E0200001".to_string(), Bytes::from_static(&[0x01]));
let frame2 = Frame::new(0x01, "LSVNV2182E0200001".to_string(), Bytes::from_static(&[0x02]));
assert_ne!(
frame1.calculate_checksum(),
frame2.calculate_checksum(),
"不同内容的帧应该有不同的校验和"
);
}
}
编解码器（codec.rs）：
- 实现了 tokio 的 Decoder 和 Encoder trait
- 负责数据帧的序列化和反序列化
use bytes::{ BytesMut, Buf };
use tokio_util::codec::{ Decoder, Encoder };
use super::{ Frame, CodecError };
pub struct Gbt32960Codec;
impl Decoder for Gbt32960Codec {
type Item = Frame;
type Error = CodecError;
fn decode(&mut self, src: &mut BytesMut) -> Result, Self::Error> {
// 检查数据长度是否足够
if src.len() < 22 {
// 最小帧长度
return Ok(None);
}
// 检查起始符
if src[0] != 0x23 {
return Err(CodecError::InvalidStartByte);
}
// TODO: 实现完整的解码逻辑
// 1. 读取各个字段
// 2. 验证校验和
// 3. 解析数据单元
Ok(None)
}
}
impl Encoder for Gbt32960Codec {
type Error = CodecError;
fn encode(&mut self, frame: Frame, dst: &mut BytesMut) -> Result<(), Self::Error> {
// TODO: 实现编码逻辑
// 1. 写入各个字段
// 2. 计算并写入校验和
Ok(())
}
}
实现完整的解码逻辑
use bytes::{BytesMut, Buf, BufMut};
use tokio_util::codec::{Decoder, Encoder};
use super::{Frame, CodecError};
pub struct Gbt32960Codec;
impl Decoder for Gbt32960Codec {
type Item = Frame;
type Error = CodecError;
fn decode(&mut self, src: &mut BytesMut) -> Result, Self::Error> {
// 检查数据长度是否足够
if src.len() < 22 { // 最小帧长度
return Ok(None);
}
// 检查起始符
if src[0] != 0x23 {
return Err(CodecError::InvalidStartByte);
}
// 读取命令标识和应答标志
let command_flag = src[1];
let response_flag = src[2];
// 读取 VIN 码（17字节）
let vin = String::from_utf8_lossy(&src[3..20]).to_string();
// 读取加密方式
let encrypt_method = src[20];
// 读取数据单元长度（2字节）
let payload_length = ((src[21] as u16) << 8) | (src[22] as u16);
// 检查是否有足够的数据
let total_length = 23 + payload_length as usize + 1; // 头部 + 数据单元 + 校验码
if src.len() < total_length {
return Ok(None);
}
// 读取数据单元
let payload = src.slice(23..23 + payload_length as usize);
// 读取校验码
let received_checksum = src[total_length - 1];
// 创建帧对象进行校验和计算
let frame = Frame {
start_byte: 0x23,
command_flag,
response_flag,
vin,
encrypt_method,
payload_length,
payload: payload.freeze(),
checksum: received_checksum,
};
// 验证校验和
let calculated_checksum = frame.calculate_checksum();
if calculated_checksum != received_checksum {
return Err(CodecError::ChecksumMismatch);
}
// 消费已处理的字节
src.advance(total_length);
Ok(Some(frame))
}
}
impl Encoder for Gbt32960Codec {
type Error = CodecError;
fn encode(&mut self, frame: Frame, dst: &mut BytesMut) -> Result<(), Self::Error> {
// TODO: 实现编码逻辑
// 1. 写入各个字段
// 2. 计算并写入校验和
Ok(())
}
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
use bytes::Bytes;
#[test]
fn test_decode_valid_frame() {
let mut codec = Gbt32960Codec;
let mut buffer = BytesMut::new();
// 构造测试数据
buffer.put_u8(0x23); // 起始符
buffer.put_u8(0x01); // 命令标识
buffer.put_u8(0xFE); // 应答标志
buffer.extend_from_slice(b"LSVNV2182E0200001"); // VIN码
buffer.put_u8(0x01); // 加密方式
buffer.put_u16(2); // 数据长度
buffer.extend_from_slice(&[0x01, 0x02]); // 数据单元
// 计算并添加校验和
let checksum = buffer[1..buffer.len()].iter().fold(0u8, |acc, &x| acc ^ x);
buffer.put_u8(checksum);
// 解码
let result = codec.decode(&mut buffer).unwrap().unwrap();
// 验证解码结果
assert_eq!(result.command_flag, 0x01);
assert_eq!(result.vin, "LSVNV2182E0200001");
assert_eq!(result.payload.len(), 2);
assert_eq!(buffer.len(), 0); // 确保所有数据都被消费
}
#[test]
fn test_decode_invalid_checksum() {
let mut codec = Gbt32960Codec;
let mut buffer = BytesMut::new();
// 构造测试数据（使用错误的校验和）
buffer.put_u8(0x23);
buffer.put_u8(0x01);
buffer.put_u8(0xFE);
buffer.extend_from_slice(b"LSVNV2182E0200001");
buffer.put_u8(0x01);
buffer.put_u16(0);
buffer.put_u8(0xFF); // 错误的校验和
// 验证解码失败
assert!(matches!(
codec.decode(&mut buffer),
Err(CodecError::ChecksumMismatch)
));
}
} 代码地址
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总结
1. 完整的帧解析逻辑：
- 起始符验证，根据接口协议验证是否0x23开头
- 命令标识和应答标志解析
- VIN码解析，vin码17个字节长度
- 加密方式解析，读取加密方式，测试的时候可以先不使用，上生产环境后要打开
- 数据单元长度解析，表示数据payload的总长度
- 数据单元提取
- 校验和验证
2. 数据完整性检查：
- 最小帧长度检查
- 完整数据长度检查
- 校验和验证
3. 添加了单元测试：
- 测试有效帧的解码
- 测试校验和错误的情况