文章目录

• 前言
• 一、Protobuf简介
• 二、使用步骤
• • 2.1 Protobuf翻译器介绍
  • 2.2 利用Protobuf.c编辑器生成.c和.h文件
  • 2.3 Keil5配置与编写
  • 2.4 结果与分析
  • • 2.4.1 Protobuf封装序列化之后结果（16进制hex）
    • 2.4.2 hex数据解码结果
    • 2.4.3 分析

前言

最近项目上有用到把传感器数据封装成Protobuf协议再上传到平台解析的需求，嵌入式这边用到的是SMT32L4平台，这就涉及到在STM32环境下移植和封装Protobuf协议了。之前使用过nanopb，nanopb是也是一个轻量的、支持C语言的Protobuf，但是使用过程极其麻烦，不同的数据有不同的处理方法，比如，string类型，分为固定长度和动态长度，不同的处理方法难度大不一样。后来使用protobuf-c翻译器成功实现了Protobuf封装协议和数据传输。
本文通过Protobuf封装数据，进行序列化之后，通过串口传到平台进行解析。

一、Protobuf简介

Protocol Buffers，是Google公司开发的一种数据格式，类似于XML能够将结构化数据序列化，可用于数据存储、通信协议等方面。protobuf支持一些主流的语言，唯独没有支持C，所以诞生了第三方的protobuf-c。数据序列化协议用于将数据结构序列化成可方便存储、传输的格式，ProtoBuf是一个被广泛使用的序列化协议，它具有比json和xml体积小、使用方便、扩展性和兼容性好等特点。

二、使用步骤

2.1 Protobuf翻译器介绍

2.2 利用Protobuf.c编辑器生成.c和.h文件

将自己的.proto文件放在bin目录下，例如，我的.proto文件为lora.proto和mcs.proto。具体步骤如下：

注意：在命令行输入gen之后，有可能提示缺少.dll文件，这需要将该dll文件下载下来，在放入C:\Windows\System32中。
lora.proto和mcs.proto文件分别为：
lora.proto：

syntax = "proto3";
package proto;
option go_package = "./model/proto";
import "mcs/mcs.proto"; //引入的Data类型的结构体文件路径
message Sensor {string version = 1;                    // 协议版本，必填 v1 1.0MessageType  message_type = 2;         //消息类型，必填repeated SensorComponent type = 3;          // 传感器组成ProjectName name = 4;                   // 传感器名称，传感器型号和传感器名字至少填一个SensorModel model = 5;                  // 传感器型号, 传感器型号和传感器名字至少填一个string Sn = 6;                       // 传感器唯一标识，必填，只要可以唯一标识设备即可 3011310001 repeated SensorHealthStatus status = 7;    // 传感器状态，如果正常，不填写该字段int64  publish_time = 8;               //消息发布时间// 心跳包才发送string description = 9;              // 传感器描述double longitude = 10;                 // 经度double latitude = 11;                //纬度string software_version = 12;        // 传感器软件版本string hardware_version = 13;        // 传感器硬件版本// 数据包mcs.Data data = 14;                  // 数据信息
}
enum ProjectName {PROJECT_NAME_CUSTOM = 0;PROJECT_NAME_FQPL = 1;PROJECT_DLCGYMCS = 2;
}
enum SensorModel {SENSOR_MODEL_DEFAULT = 0;SENSOR_MODEL_MCS600 = 100;SENSOR_MODEL_MCS1000 = 110;
}
// 传感器类型
enum SensorComponent {SENSOR_TYPE_CUSTOM = 0;             // 自定义传感器SENSOR_TYPE_TEMPERATURE = 1;        // 温度传感器SENSOR_TYPE_HUMIDITY = 2;           // 湿度传感器SENSOR_TYPE_PRESSURE = 3;           // 压力传感器SENSOR_TYPE_LIGHT = 4;              // 光照传感器SENSOR_TYPE_CURRENT = 5;            // 电流传感器SENSOR_TYPE_VOLTAGE = 6;            // 电压传感器SENSOR_TYPE_POWER = 7;              // 功率传感器SENSOR_TYPE_ENERGY = 8;             // 电能传感器SENSOR_TYPE_POWER_FACTOR = 9;       // 功率因数传感器SENSOR_TYPE_POSITION = 10;          // 位置传感器SENSOR_TYPE_VELOCITY = 11;          // 速度传感器SENSOR_TYPE_MOTION = 12;            // 运动传感器SENSOR_TYPE_DISTANCE = 13;          // 距离传感器SENSOR_TYPE_ANGLE = 14;             // 角度传感器SENSOR_TYPE_ROTATION = 15;          // 旋转传感器SENSOR_TYPE_DIRECTION = 16;         // 方向传感器SENSOR_TYPE_ALTITUDE = 17;          // 海拔传感器SENSOR_TYPE_DEPTH = 18;             // 深度传感器SENSOR_TYPE_VOLUME = 19;            // 容量传感器SENSOR_TYPE_DENSITY = 20;           // 密度传感器SENSOR_TYPE_FORCE = 21;             // 力传感器，拉力应力等SENSOR_TYPE_ENERGY_STORED = 22;     // 储能传感器SENSOR_TYPE_FLOW = 23;              // 流量传感器SENSOR_TYPE_IMAGE = 24;             // 图像传感器SENSOR_TYPE_MAGNETIC = 25;          // 磁场传感器SENSOR_TYPE_INFRARED = 26;          // 红外传感器SENSOR_TYPE_COLOR = 27;             // 颜色传感器SENSOR_TYPE_SOUND = 28;             // 声音传感器
}
// 传感器状态
enum SensorHealthStatus {SENSOR_STATUS_CUSTOM = 0;                    // 自定义状态SENSOR_STATUS_LOW_BATTERY = 1;               // 低电量SENSOR_STATUS_NETWORK_WARNING = 2;           // 网络流量告警SENSOR_STATUS_TEMPERATURE_WARNING = 3;       // 温度告警
}
//消息类型
enum MessageType {HEARTBEAT = 0;//心跳DATA = 1;//数据CHECK_TIME = 2; //对时
}

mcs.proto文件：

syntax = "proto3";
package mcs;
option go_package = "./model/proto";
message Data {int64 sample_time = 1;         //采样时间float ground_current_a_amplitude  = 2;    //A相地线电流幅值float ground_current_a_phase = 3;  //A相地线电流相位float ground_current_b_amplitude  = 4;    //B相地线电流幅值float ground_current_b_phase  = 5;    //B相地线电流相位float ground_current_c_amplitude  = 6;    //C相地线电流幅值float ground_current_c_phase  = 7;    //C相地线电流相位float conductor_current_a_amplitude = 8; //A相芯线电流幅值float conductor_current_a_phase = 9; //A相芯线电流相位float conductor_current_b_amplitude = 10; //B相芯线电流幅值float conductor_current_b_phase = 11; //B相芯线电流相位float conductor_current_c_amplitude = 12; //C相芯线电流幅值float conductor_current_c_phase = 13; //C相芯线电流相位
}

2.3 Keil5配置与编写

在自己的工程目录下创建一个Protobuf文件夹：

将2.2第4步中生成的.c和.h文件以及2.1中protobuf-c文件夹中的protobuf-c.c和protobuf-c.h文件一起复制到Protobuf文件夹中。
打开MDK5：
1.按照如下步骤操作：

2.之后再加入路径：

3.添加头文件

#include "lora.pb-c.h"
#include "protobuf-c.h"
#include "mcs.pb-c.h"

4.再编译
5.程序编写

Proto__Sensor Sen = PROTO__SENSOR__INIT;
Proto__Sensor *msg = NULL;
Mcs__Data Data = MCS__DATA__INIT;
uint8_t sensor_pack_buffer[512];
uint32_t Sen_len;
static void init_data(Mcs__Data* p)
{
//	p->sample_time = (int)buf;
}
static void init_sensor(Proto__Sensor* p)
{p->version = "1.0";p->message_type = PROTO__MESSAGE_TYPE__DATA;
//	p->type = Type;
//	p->n_type = PROTO__SENSOR_COMPONENT__SENSOR_TYPE_CURRENT;p->name = PROTO__PROJECT_NAME__PROJECT_NAME_FQPL;p->sn = "3011310001";p->publish_time = (int)buf;p->data = &Data;int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_RTC_Init();while (1){/* USER CODE END WHILE */init_data(&Data);init_sensor(&Sen);Data.ground_current_a_amplitude = 1.3;Data.ground_current_a_phase = 2.4;Sen_len = proto__sensor__get_packed_size(&Sen);proto__sensor__pack(&Sen,sensor_pack_buffer);printf(sensor_pack_buffer);HAL_Delay(1000);/* USER CODE BEGIN 3 */}
}

2.4 结果与分析

2.4.1 Protobuf封装序列化之后结果（16进制hex）

2.4.2 hex数据解码结果

2.4.3 分析

通过解码发现，Protobuf封装的数据经过通信协议传输到平台与解码得到的数据一样，则Protobuf移植成功。

有需要Protobuf编译器或代码的朋友可私信联系我！

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