c++ - 远程读写结构

Question

我目前正在构建一个附有一些传感器的机器人。机器人上的控制单元是 ARM Cortex-M3，所有传感器都附在上面，并通过以太网连接到“地面站”。

现在我想通过地面站读写机器人的设置。于是我想到了在机器人上实现一个可以被地面站操控的“虚拟寄存器”。

它可以由结构组成，看起来像这样:

// accelerometer register
struct accel_reg {
  // accelerations
  int32_t accelX;
  int32_t accelY;
  int32_t accelZ;
};

// infrared distance sensor register 
struct ir_reg {
  uint16_t  dist; // distance
};

// robot's register table
struct {
  uint8_t     status;         // current state
  uint32_t    faultFlags;     // some fault flags
  accel_reg   accelerometer;  // accelerometer register
  ir_reg      ir_sensors[4];  // 4 IR sensors connected
} robot;

// usage example:

robot.accelerometer.accelX = -981;
robot.ir_sensors[1].dist = 1024;

在机器人上，寄存器将不断填充新值，配置设置由地面站设置并由机器人应用。

地面站和机器人将用 C++ 编写，因此它们可以使用相同的结构数据类型。

问题 我现在的问题是如何在不写入大量元数据的情况下将读/写操作封装在协议(protocol)中？

假设我想读取寄存器 robot.ir_sensors[2].dist。我将如何在我的协议(protocol)中处理这个寄存器？

我已经考虑过以字节为单位传输相对偏移量(即结构内内存中的相对位置)，但我认为内存对齐和填充可能会导致问题，特别是因为地面站运行在 x86_64 架构上，而机器人运行在32 位 ARM 处理器。

感谢任何提示! :)

Answer 1

我还将推荐 Google Protocol Buffers。

在最简单的情况下，您可以像这样实现一条消息 RobotState:

message RobotState {   optional int32_t status = 1;   optional int32_t distance = 2;   optional int32_t accelX = 3;   ...}

然后，当机器人收到消息时，它将从存在的任何可选字段中获取新值。然后它将回复一条包含所有字段当前值的消息。

通过这种方式，使用大多数 protobuf 实现的“合并消息”功能可以很容易地实现字段更新。此外，您可以在开始时使其非常简单，因为您只有一种消息类型，但如果以后需要扩展，您可以添加子消息。

protobuf确实不支持int8_t或者int16_t。只需使用 int32_t 即可。