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kInteractiveProtocol 协议

kInteractiveProtocol 协议 为双向协议,主要用于双方主动发送数据识别在接收时期寻回发送来源,即消息ID。

双向自定义协议

协议说明

协议头

协议头为四个固定字节:0xFF0x270x710xFF;用于标记数据头部

消息ID

目前消息ID支持4字节8字节,双方事先约定,默认8字节长度。如果不需要消息ID,则全填充为 FF

注意:当存在消息ID的时候,需要在对该消息返回的时候,将该消息ID原样返回: 发送的消息ID为: 0x01000001 则返回的消息ID 也需要为 0x01000001;则发送者可以根据消息ID找到发送来源。

可依据实际业务,令消息ID单次有效或多次有效。

自定义消息

自定义消息包含一个自定义消息长度字节,以及长度字节的 自定义消息。

举个例子:

  • 表示没有自定义消息 : 00
  • 表示自定义消息长度为4,且数据为 0x123456780412345678

类型

类型包含一个类型长度字节,以及长度字节的 类型。

举个例子:

  • 表示没有类型 : 00
  • 表示类型长度为4,且数据为 json046A736F6E

数据

数据包含四个数据长度字节,以及长度字节的 数据。

举个例子:

  • 表示没有数据 : 00
  • 表示数据长度为4,且数据为 data0464617461

校验

校验长度为 4;校验方式为 CRC32;

如果弱设备做不了 crc32 的话,就全填入00表示不做校验

协议示例

  • 发送不需要消息ID自定义消息类型的数据;数据内容为: 0x12345678
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    FF2771FFFFFFFFFF0000041234567800000000
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    --
    --
    --------
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    消息头
    消息ID
    自定义数据长度
    类型长度
    消息长度
    消息内容
    校验(此处没有计算)
  • 发送不需要自定义消息类型的数据;数据内容为: 0x12345678

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    FF2771FF000000010000041234567800000000
    --------
    --------
    --
    --
    --
    --------
    --------
    消息头
    消息ID:1
    自定义数据长度
    类型长度
    消息长度
    消息内容
    校验(此处没有计算)
  • 举个例子:原本简单数据:1A250101,可以使用当前协议改为:

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    FF2771FFFFFFFFFF000002010100000000
    --------
    --------
    --
    --
    --
    ----
    --------
    消息头
    不需要 消息ID
    不需要 自定义数据
    不需要 类型
    消息长度 2
    消息内容 0101
    校验(此处没有计算)

C/C++ 实现

kInteractiveProtocol.hpp

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// Created by caesar kekxv on 2022/2/27.
// Copyright [2022/2/27] <caesar kekxv>
//

#ifndef BASIC_KINTERACTIVEPROTOCOL_KINTERACTIVEPROTOCOL_HPP_
#define BASIC_KINTERACTIVEPROTOCOL_KINTERACTIVEPROTOCOL_HPP_

#include <vector>
#include <plog/plog.h>
#include "tools.h"

class kInteractiveProtocol {
public:
/**
* 数据方式
*/
enum BinaryMode {
/**
* 高位
*/
high,
/**
* 低位
*/
low
};
public:
/**
* 读取数据回调
* @param data 数据存放位置
* @param data_len 数据大小
* @param timeout 超时时间
* @param arg 用户参数
*/
typedef int64_t (*read_callback)(unsigned char *data, unsigned int offset, unsigned int data_len,
unsigned int timeout, void *arg);

/**
* 发送数据回调
* @param data 数据
* @param data_len 数据大小
* @param arg 用户参数
*/
typedef int64_t (*send_callback)(const unsigned char *data, unsigned int offset, unsigned int data_len, void *arg);

private:
/**
* 低位在前 高位在后
*/
BinaryMode binaryMode = BinaryMode::low;
/**
* 关闭检验
*/
bool disable_crc32 = false;
/**
* 头部数据
*/
unsigned char head[4]{0xFF, 0x27, 0x71, 0xFF};
/**
* 消息ID的长度
*/
long message_id_length = 8;
/**
* 消息ID
*/
int64_t message_id = 0;
/**
* 是否开启自定义消息
*/
bool enable_custom_param = true;
/**
* 自定义数据长度
*/
unsigned char custom_param_len = 0;
/**
* 自定义数据
*/
std::string custom_param;
/**
* 是否开启类型配置
*/
bool enable_type = true;
/**
* 类型长度
*/
unsigned char type_len = 0;
/**
* 类型
*/
std::string type;
/**
* 数据长度
*/
unsigned int data_len = 0;
/**
* 数据
*/
std::vector<unsigned char> data;
/**
* crc 计算
*/
unsigned char crc32[4]{0x00, 0x00, 0x00, 0x00};
/**
* crc32 默认值
*/
unsigned int crc32_init = 0;
/**
* 不包含数据以及类型的长度
*/
unsigned int no_date_size = 4 + 1 + 1 + sizeof(unsigned int) + 4;
public:

inline int64_t get_pack_size() {
return no_date_size + get_data_size() + custom_param_len + type_len;
}

/**
* 初始化
* @param _message_id_length 消息长度
* @param binary_mode 数据位高地位
* @param _enable_custom_param 是否开启自定义参数
* @param _enable_type 是否开启类型
* @param _disable_crc32 是否关闭crc32
*/
inline explicit kInteractiveProtocol(long _message_id_length = 8,
BinaryMode binary_mode = BinaryMode::low,
bool _enable_custom_param = true,
bool _enable_type = true,
bool _disable_crc32 = false) {
this->message_id_length = _message_id_length;
this->binaryMode = binary_mode;
this->enable_custom_param = _enable_custom_param;
this->enable_type = _enable_type;
this->disable_crc32 = _disable_crc32;
};

/**
* 检查最小大小
* @param size
* @return
*/
inline bool check_mini_size(int64_t size) const {
return no_date_size < size;
}

/**
* 获取消息ID
* @return
*/
inline int64_t get_message_id() {
return message_id;
}

/**
* 设置消息ID
* @param id
*/
inline void set_message_id(int64_t id) {
message_id = id;
}

/**
* 获取 自定义参数
* @return
*/
inline std::string get_custom_param() {
return custom_param;
}

/**
* 设置 自定义参数
* @return
*/
inline void set_custom_param(const std::string &param) {
custom_param = param;
custom_param_len = custom_param.size();
}

/**
* 获取类型
* @return
*/
inline std::string get_type() {
return type;
}

/**
* 获取数据长度
* @return
*/
inline unsigned int get_data_size() {
return data.size();
}

/**
* 将数据作为字符串返回
* @return
*/
inline std::string get_data_string() {
std::string str;
str.insert(str.end(), data.begin(), data.end());
str.push_back(0x00);
return str;
}

/**
* 获取数据 作为二进制数据
* @return
*/
inline const std::vector<unsigned char> &get_data() {
return data;
}

/**
* 获取校验
* @return 校验
*/
inline unsigned int get_crc() {
unsigned int crc = 0;
memcpy((unsigned char *) &crc, crc32, 4);
return crc;
}

/**
* 获取校验
* @param crc 校验
*/
inline void get_crc(unsigned char crc[4]) {
memcpy(crc, crc32, 4);
}

/**
* 设置数据
* @param _data 数据内容
* @param _data_len 数据长度
* @param _type 数据类型
*/
inline void set_data(unsigned char *_data, unsigned int _data_len, const std::string &_type = "binary") {
this->type = _type;
if (type.empty()) {
type_len = 0;
} else {
type_len = (type[type.size() - 1] == 0x00) ? (type.size() - 1) : (type.size());
}
data.clear();
data.insert(data.end(), _data, _data + _data_len);
data_len = data.size();
}

/**
* 设置 二进制 数据
* @param _data 数据
* @param _type 类型
*/
inline void set_data(std::vector<unsigned char> _data, const std::string &_type = "binary") {
set_data(_data.data(), _data.size(), _type);
}

/**
* 设置字符串数据
* @param _data 数据
* @param _type 类型
*/
inline void set_data(const std::string &_data, const std::string &_type = "text") {
set_data((unsigned char *) _data.data(), _data.size(), _type);
}


/**
* 解包数据
* @param _data 数据
* @param len 数据长度
* @return
*/
inline bool unpack(const unsigned char *_data, unsigned int len) {
unsigned int offset = 0;
if (len < no_date_size) {
LOG(WARNING) << "not long enough [" << len << "][" << (5 + sizeof(unsigned int) + 4) << "]";
return false;
}
for (int i = 0; i < 4; i++) {
if (_data[i] != head[i]) {
LOG(WARNING) << "head is wrong";
return false;
}
}
offset += 4;
if (message_id_length == 8) {
memcpy((unsigned char *) &message_id, &_data[offset], 8);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 8);
}
offset += 8;
} else {
message_id = 0;
memcpy(((unsigned char *) &message_id) + 0, &_data[offset], 4);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 4);
}
offset += 4;
}

custom_param.clear();
custom_param_len = 0;
if (enable_custom_param) {
custom_param_len = _data[offset];
offset += 1;
if (custom_param_len > 0) {
custom_param.insert(custom_param.end(), &_data[offset], &_data[offset + custom_param_len]);
}
offset += custom_param_len;
}

type.clear();
type_len = 0;
if (enable_type) {
type_len = _data[offset];
offset += 1;
if (type_len > 0) {
type.insert(type.end(), &_data[offset], &_data[offset + type_len]);
type.push_back(0x00);
}
offset += type_len;
}
data.clear();
memcpy((unsigned char *) &data_len, &_data[offset], sizeof(unsigned int));
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &data_len, sizeof(unsigned int));
}
offset += sizeof(unsigned int);
if (len < data_len + no_date_size + message_id_length + type_len) {
LOG(WARNING)
<< "not long enough:[" << len << "<" << (data_len + no_date_size + message_id_length + type_len)
<< "]";
return false;
}
data.insert(data.end(), &_data[offset], &_data[data_len + offset]);
offset += data_len;
unsigned int crc = tools::crc32(_data, offset, crc32_init);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &crc, 4);
}
bool crc_flag = true;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
if (_data[offset + i] != ((unsigned char *) &crc)[i]) {
crc_flag = false;
break;
}
}
if (!crc_flag) {
LOG(WARNING) << "crc is wrong";
return false;
}
if (disable_crc32) {
memset(crc32, 0x00, 4);
} else {
memcpy(crc32, (unsigned char *) &crc, 4);
}
offset += 4;
return true;
}

/**
* 解包数据
* @param _data 数据
* @return
*/
inline bool unpack(const std::vector<unsigned char> &_data) {
return unpack(_data.data(), _data.size());
}

/**
* 解包数据
* @param cb 数据回调
* @param timeout 超时时间
* @return
*/
inline bool unpack(read_callback cb, void *arg = nullptr, int timeout = 0) {
std::vector<unsigned char> crc_data;
int64_t offset = 0;
if (cb == nullptr) {
LOG(WARNING) << "read_callback is null";
return false;
}
long long end = tools::get_time_tick() + timeout;
unsigned char d[51];
// read header
do {
int64_t ret = cb(d, 0, 1, 100, arg);
if (ret < 0) {
LOG(WARNING) << "read_callback return :" << ret;
return false;
}
if (ret == 0) {
continue;
}
if (head[offset] != d[0]) {
offset = d[0] == head[0] ? 1 : 0;
} else {
offset++;
}
if (offset == 4) { break; }
} while (timeout <= 0 || end > tools::get_time_tick());
int64_t ret = 0;
// read message_id
if (message_id_length == 8) {
ret = cb((unsigned char *) &message_id, 0, sizeof(int64_t), 200, arg);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 8);
}
} else {
message_id = 0;
ret = cb(((unsigned char *) &message_id), 0, 4, 200, arg);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 4);
}
}
if (ret != message_id_length) {
LOG(WARNING) << "read_callback message_id return :" << ret;
return false;
}

if (enable_custom_param) {
// read custom_param_len
ret = cb(d, 0, 1, 200, arg);
if (ret != 1) {
LOG(WARNING) << "read_callback custom_param_len return :" << ret;
return false;
}
custom_param_len = d[0];
if (custom_param_len >= 45) {
PLOGW.printf("custom_param_len is %d", custom_param_len);
return false;
}
// read custom_param
offset = 0;
custom_param.clear();
if (custom_param_len > 0) {
do {
ret = cb(d, 0, custom_param_len - offset, 200, arg);
if (ret <= 0) {
LOG(WARNING) << "read_callback custom_param return :" << ret;
return false;
}
custom_param.insert(custom_param.end(), d, d + ret);
offset += ret;
if (offset == custom_param_len) { break; }
} while (timeout <= 0 || end > tools::get_time_tick());
}
}

if (enable_type) {
// read type_len
ret = cb(d, 0, 1, 200, arg);
if (ret != 1) {
LOG(WARNING) << "read_callback type_len return :" << ret;
return false;
}
type_len = d[0];
if (type_len >= 45) {
PLOGW.printf("type_len is %d", type_len);
return false;
}
// read type
offset = 0;
type.clear();
if (type_len > 0) {
do {
ret = cb(d, 0, type_len - offset, 200, arg);
if (ret <= 0) {
LOG(WARNING) << "read_callback type return :" << ret;
return false;
}
type.insert(type.end(), d, d + ret);
offset += ret;
if (offset == type_len) { break; }
} while (timeout <= 0 || end > tools::get_time_tick());
type.push_back(0x00);
}
}

// read data_len
ret = cb(d, 0, 4, 200, arg);
if (ret != 4) {
LOG(WARNING) << "read_callback data_len return :" << ret;
return false;
}
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &d[0], 4);
}
memcpy((unsigned char *) &data_len, d, 4);
// read data
offset = 0;
data.clear();
if (data_len > 0) {
do {
unsigned int read_len = data_len - offset;
if (read_len >= 50) { read_len = 50; }
ret = cb(d, 0, read_len, 200, arg);
if (ret <= 0) {
LOG(WARNING) << "read_callback data return :" << ret << " ," << read_len;
return false;
}
data.insert(data.end(), d, d + ret);
offset += ret;
if (offset == data_len) { break; }
end = tools::get_time_tick() + timeout;
} while (timeout <= 0 || end > tools::get_time_tick());
}
// read crc32
ret = cb(crc32, 0, 4, 200, arg);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &crc32[0], 4);
}
if (ret != 4) {
LOG(WARNING) << "read_callback crc32 return :" << ret;
return false;
}
if (disable_crc32 && crc32[0] == 0x00 && crc32[1] == 0x00 && crc32[2] == 0x00 && crc32[3] == 0x00) {
return true;
}
crc_data.insert(crc_data.end(), head, head + 4);
if (message_id_length == 8) {
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
for (int i = 7; i >= 0; i--) {
crc_data.push_back(((unsigned char *) &message_id)[i]);
}
} else {
crc_data.insert(crc_data.end(), (unsigned char *) &message_id,
((unsigned char *) &message_id) + 8);
}
} else {
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
for (int i = 3; i >= 0; i--) {
crc_data.push_back(((unsigned char *) &message_id)[i]);
}
} else {
crc_data.insert(crc_data.end(), ((unsigned char *) &message_id) + 0,
((unsigned char *) &message_id) + 4);
}
}
if (enable_custom_param) {
crc_data.push_back(custom_param_len);
if (custom_param_len > 0) {
crc_data.insert(crc_data.end(), custom_param.begin(), custom_param.begin() + custom_param_len);
}
}
if (enable_type) {
crc_data.push_back(type_len);
if (type_len > 0) {
crc_data.insert(crc_data.end(), type.begin(), type.begin() + type_len);
}
}
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
for (int i = 3; i >= 0; i--) {
crc_data.push_back(((unsigned char *) &data_len)[i]);
}
} else {
crc_data.insert(crc_data.end(), (unsigned char *) &data_len, ((unsigned char *) &data_len) + 4);
}
crc_data.insert(crc_data.end(), data.begin(), data.end());
unsigned int crc = 0;
memcpy((unsigned char *) &crc, crc32, 4);

unsigned int _crc = tools::crc32(crc_data.data(), crc_data.size(), crc32_init);
if (_crc == crc) {
return true;
}
LOG(WARNING) << "crc32 is wrong :[" << _crc << "][" << crc << "]";
return false;
}

/**
* 打包数据
* @param _data 数据存储位置
*/
inline void pack(std::vector<unsigned char> &_data) const {
_data.insert(_data.end(), &head[0], &head[4]);
if (message_id_length == 8) {
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 8);
}
_data.insert(_data.end(), ((unsigned char *) &message_id) + 0,
((unsigned char *) &message_id) + 8);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 8);
}
} else {
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 4);
}
_data.insert(_data.end(), ((unsigned char *) &message_id) + 0,
((unsigned char *) &message_id) + 4);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &message_id, 4);
}
}
if (enable_custom_param) {
if (custom_param.empty()) {
_data.push_back(0x00);
} else {
unsigned int _custom_param_len = custom_param.size();
_data.push_back(_custom_param_len);
_data.insert(_data.end(), custom_param.begin(), custom_param.begin() + _custom_param_len);
}
}
if (enable_type) {
if (type.empty()) {
// type_len = 0;
_data.push_back(0x00);
} else {
unsigned char _type_len = (type[type.size() - 1] == 0x00) ? (type.size() - 1) : (type.size());
_data.push_back(_type_len);
_data.insert(_data.end(), type.begin(), type.begin() + _type_len);
}
}
unsigned int _data_len = data.size();
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &_data_len, 4);
}
_data.insert(_data.end(), ((unsigned char *) &_data_len) + 0, ((unsigned char *) &_data_len) + 4);
if (!data.empty()) {
_data.insert(_data.end(), data.begin(), data.end());
}
unsigned int crc = 0;
if (!disable_crc32) {
tools::crc32(_data.data(), _data.size(), crc32_init);
if (binaryMode == BinaryMode::high) {
tools::reverse((unsigned char *) &crc, 4);
}
}
_data.insert(_data.end(), ((unsigned char *) &crc) + 0, ((unsigned char *) &crc) + 4);
}

/**
* 发送数据
* @param cb 数据回调
* @return
*/
inline bool pack(send_callback cb, void *arg, unsigned int data_size = 0) const {
if (cb == nullptr) {
LOG(WARNING) << "read_callback is null";
return false;
}
std::vector<unsigned char> _data;
pack(_data);
if (data_size == 0) {
return _data.size() == cb(_data.data(), 0, _data.size(), arg);
}
unsigned int offset = 0;
do {
int64_t send_len = _data.size() - offset;
if (send_len > data_size) {
send_len = data_size;
}
int64_t ret = cb(_data.data(), offset, send_len, arg);
if (ret <= 0) {
LOG(WARNING) << "send : [" << ret << "," << send_len << "]";
return false;
}
offset += ret;
} while (offset < _data.size());
return true;
}


public:
inline kInteractiveProtocol &operator=(const kInteractiveProtocol &old) {
if (this == &old) { return *this; }
std::vector<unsigned char> _data;
this->message_id_length = old.message_id_length;
old.pack(_data);
unpack(_data);
return (*this);
}

/**
* 获取数据
* @param index
* @return
*/
inline unsigned char &operator[](const unsigned int index) {
if (data.size() <= index) {
static unsigned char error_type = 0xff;
error_type = 0xff;
LOG(WARNING) << "out of bounds";
return error_type;
}
return data[index];
}

/**
* 设置消息长度
* @param i 消息长度,仅支持 8和4
*/
void set_message_id_len(long i) {
message_id_length = i;
}

/**
* 设置 crc32 init
* @param i crc32 init
*/
void set_crc32_init(long i) {
crc32_init = i;
}

/**
* 是否启用 crc32
* @param flag
*/
void set_disable_crc32(bool flag = false) {
disable_crc32 = flag;
}

/**
* 设置数据为的高地位
* @param binary_mode
*/
void set_binary_mode(BinaryMode binary_mode = BinaryMode::low) {
binaryMode = binary_mode;
}
};

#endif //BASIC_KINTERACTIVEPROTOCOL_KINTERACTIVEPROTOCOL_HPP_