在嵌入式设备中使用protobuf
在嵌入式设备中使用protobuf
1 protobuf简介
Protobuf的功能是将是结构化数据转化为二进制流，比如，
struct _msg
{
Int val;
}msg;
Unsigned char streambuf[256];
Msg A;
A.val = 1;
Protobuf.encode(streambuf,A);
如上，将结构化数据转为二进制流存到streambuf。
使用时，再将二进制充转化为结构化数据，如：
Msg B;
Protobuf.decode(streambuf,B);
则B.val制就是A.val了。
好处应该是为了节省空间吧。
2 protobuf使用
protobuf有各种版本的代码包，C++、JAVA、C、OBJ-C、.NET等。比如google原生的代码，针对桌面系统的C++/JAVA等(https://github.com/search?utf8=%E2%9C%93&q=protobuf)。
但它们的使用方法类似，主要如下：
1）在LINUX/WINDOWS/IOST系统下编译代码包，编译出工具链，如，protobuf可执行文件
2）用编译出来的工具链将.proto脚本转化为对应的语言文件，如转为C文件。
3）转化出来的文件配合protobuf的库或者源文件就可以在目标环境下使用了
3 嵌入式设备中的使用
嵌入式设备中使用的protobuf版本，我们选择的是nanoprobuf。
Nanopb is a plain-C implementation of Google's Protocol Buffers data format. It is targeted at 32 bit microcontrollers, but is also fit for other embedded systems with tight (2-10 kB ROM, <1 kB RAM) memory constraints.
首先，从http://koti.kapsi.fi/~jpa/nanopb/download/下载Nanopb的最新版本。
Nanopb一般发布4个包，3个含系统名的包是针对该系统已编译好工具链的，另一个是源码包。比如，nanopb-0.3.5-linux-x86.tar.gz就是Linux环境下可直接使用的工具链。我们要下载的就是LINUX版本。
下载nanopb-0.3.5-linux-x86.tar.gz完毕后，用命令tar -xvf nanopb-0.3.5-linux-x86.tar.gz解压。
然后到example目录下，example是protobuf的使用例子，其中simple目录是最简单的一个例子，我们就用simple来说明。
进入simple目录，可以看到一个simple.c和simle.proto脚本。.proto是结构化脚本，使用前要用工具链将其转为C文件。simple是main函数，里面调用proto脚本转化的C文件里的结果，并演示如何将结构数据转为二进制流，再将二进制流恢复为结构数据。
在simple路径下，使用命令 ../../generator-bin/protoc --nanopb_out=. simple.proto，将simple.proto转化为simple.pb.c和simple.pb.h两个文件。--nanopb_out=. 表示将转化的文件输出到当前目录。注意参数之间的空格。
可以看到在simple目录下，有个Ｍakefile脚本，那么我们在simple路径下用make命令就可以编译出simple可执文件了。然后执行./simple，便可看到执行结果。
代码稍微解释一下：
第一段是将结构数据转为二进制流：
/* Encode our message */
{
/* Allocate space on the stack to store the message data.
*
* Nanopb generates simple struct definitions for all the messages.
* - check out the contents of simple.pb.h!
* It is a good idea to always initialize your structures
* so that you do not have garbage data from RAM in there.
*/
SimpleMessage message = SimpleMessage_init_zero;
/* Create a stream that will write to our buffer. */
pb_ostream_t stream = pb_ostream_from_buffer(buffer, sizeof(buffer));
/* Fill in the lucky number */
message.lucky_number = 13;
/* Now we are ready to encode the message! */
status = pb_encode(&stream, SimpleMessage_fields, &message);
message_length = stream.bytes_written;
/* Then just check for any errors.. */
if (!status)
{
printf("Encoding failed: %s\n", PB_GET_ERROR(&stream));
return 1;
}
}
如上，是将message结构数据转为二进制流存到buffer里。这个buffer可以存到文件或者发送到网络。
第二段是将二进制流转化为结构数据：
{
/* Allocate space for the decoded message. */
SimpleMessage message = SimpleMessage_init_zero;
/* Create a stream that reads from the buffer. */
pb_istream_t stream = pb_istream_from_buffer(buffer, message_length);
/* Now we are ready to decode the message. */
status = pb_decode(&stream, SimpleMessage_fields, &message);
/* Check for errors... */
if (!status)
{
printf("Decoding failed: %s\n", PB_GET_ERROR(&stream));
return 1;
}
/* Print the data contained in the message. */
printf("Your lucky number was %d!\n", message.lucky_number);
}
如上，是将二进制流buffer转为message结构数据。
以上，都是在LINUX环境下的验证，最后我们要将所需的C文件移植到嵌入式平台上。打开Makefile脚本，可以看到，总共需要的文件是：
simple.c
simple.pb.c
pb_encode.c
pb_decode.c
pb_common.c
Simple.c是main函数，是不用移植的，所以总共就除simple.c的4个文件，以及它们对应的头文件：pb_encode.h、pb_decode.h、pb_common.h、pb.h、simple.pb.h，simple.pb.h在simple目录下，其它的在nanopb-0.3.5-linux-x86目录下。将这些文件拷到嵌入式平台下编译就完成了。