【物聯網智能網關-16】成功移植SQLite(STM32 .NET MF平台)

前言

.NET Micro Framework系統官方代碼是不支持任何數據庫的，這對一些具有用戶管理的Web Server、RFID數據采集和復雜的手持機應用來說是非常不方便的。

很早就知道了SQLite，但是一直沒有深入研究，隨着目前移植的.NET Micro Framework系統越來越成熟，用戶對數據庫支持的呼聲也越來越高，迫切需要一個數據庫平台了。考慮到移植難度和代碼大小，最初原打算把YFIOs系統中的內存YFIODB數據庫修改為文件版本，這樣移植是最快的，代碼也比較小，但是缺點是比較明顯的，不支持Select等相關的SQL語句，這對熟悉數據庫應用的用戶來說，還需要重新了解數據庫的操作方法，還不如用文件來實現了。

在這個過程中，也了解了其它的嵌入式數據庫，如FastDB、Berkeley DB等開源嵌入式數據庫，但其用戶群和知名度遠比不上SQLite，考慮到物聯網中間件本身就是一個框架和平台，供用戶二次開發，用戶越熟悉的技術就應該優先選擇。

確定了要移植SQLite數據庫，但是又引出一個問題，是移植SQLite最新的版本？還是以前相對代碼較小的版本？這着實讓我躊躇了良久。

SQLite V2x和V3x比較

項目	V2.8.17	V3.7.15
API接口個數	44	207
源文件個數	44	89
源代碼字節數	1.32M	4.0M
Win32 dll庫大小	209K	591K
文本編碼支持	UTF-8或iso8859	UTF-8、UTF-16
二進制數據（Blob）	不支持	支持
行編號	32字節	64字節
並發性	多讀，單寫	改良的並發性

.NET Micro Framework的核心代碼也不過300K左右，如果支持一個比自己核心還大的多的數據庫，真有點小馬拉大車的感覺，所以在滿足基本功能的基礎上（以前我比較擔心V2x版本的國際化應用，比如是否支持中文），代碼大小是我最關注的。

在Windows平台上對SQLite V2.8.17進行測試后，決定移植V2x版本的SQLite（當然后續不排除再移植3.0版本），移植成功后，release版本的 SQLite的大小大概130K左右。

SQLite V2x和V3x .NET Framework開發

考慮到.NET Micro Framework是.NET框架，所以最初研究的是System.Data.SQLite.dll庫，后來發現，一是System.Data.SQLite.dll封裝的太過復雜，二是System.Data.SQLite.dll對.NET Framework的框架非常依賴，並且針對不同平台，很難做到直接拷貝就可以使用（必須要安裝），三是沒有支持SQLite V2x的版本。

所以最后還是決定用Interop的方式直接訪問Win32 的 SQLite.dll。網上搜索了一下，有關於SQLite3的相關示例，SQLite V2x的就沒有了。所以先研究了一下SQLite3的接口應用，然后根據C++相關的接口定義，反推了一下SQLite V2x的C#接口。

在Windows .NET Framework平台測試SQLite V2x接口（如下圖）沒有問題的情況下，才開始進行.NET Micro Framework 平台下的SQLite V2x的移植。

 

SQLite V2x .NET Micro Framework移植

理論情況下，只需要對OS.c代碼中的接口進行.NET MF的實現即可（標准的OS.c文件已經支持Windows，UNIX、Mac OS平台）。但實際移植發現，遠沒有這么簡單。

（1）、SQLite代碼都是標准的C語言，但是OS.c中需要調用.NET MF本身的C++代碼操作接口，所以SQLite所有源碼的c擴展名一律修改為cpp接口，采用cpp編譯器進行編譯，但是這樣修改后，會出現很多編譯錯誤，大都是類型轉換的錯誤。

（2）、.NET Micro Framework平台不支持（或不建議）直接采用標准的string.h、ctype.h、math.h和stdio.h等頭文件定義的函數。.NET Micro Framework代碼中已經有部分字符串操作的實現，但是為了實現SQLite的正確編譯，還必須自己補全相關操作函數。時間、文件等操作函數，也需要轉換為.NET Micro Framework平台下的，或者自己實現。

（3）、內存分配相關函數.NET Micro Framework有兩類，一種就是private_開頭的函數，另外就是TinyCLR支持的內存操作函數，由於二者使用的堆空間不同（private_開頭的操作Custom_Heap，這個一般都比較小），所以我調試的時候采用private_開頭的函數，實際應用則是TinyCLR內存操作函數。把SQLite內存相關操作的函數，修改為.NET Micro Framework的。

（4）、由於.NET Micro Framework底層代碼對文件的操作相對簡單，所以SQLite產生的臨時文件，我是在上層C#代碼中進行清除的。

（5）、鎖操作，.NET Micro Framework底層是無法對文件進行鎖定操作的，考慮到.NET Micro Framework本身的特點（單進程，多線程），所以在上層C#代碼中進行了簡單的鎖實現（該鎖讀寫不能同時）。

（6）、SQLite指針應用的非常多，稍有不慎，系統就會出異常，所以在移植過程中，一定要研究透各種接口指針的實際含義（比如定義char ***p這類指針，我以前就很少遇到） ，否則調試過程將是一個噩夢。

SQLite.NET MF應用開發

   .NET MF C#接口又進行了封裝，一是接口盡可能和System.Data.SQLite.dll兼容，二是做一些必要的內存釋放和其它處理（如系統格式化，創建臨時目錄，磁盤刷新等等）。

   其實對相對簡單的嵌入式應用來說，數據庫無非就是建表，添加和修改數據，刪除，獲取表數據而已，而這些功能都可以通過SQL語句進行實現，所以說功能多，但是接口卻很簡單（如下圖所示）。

 

測試代碼如下：  

  public  static void Main()

    {

        string dbPath = "\\ROOT\\mftest.db";

        using (SQLite db = new SQLite(dbPath)) //":memory:"))

        {

            //創建表

            db.ExecuteNonQuery("CREATE TABLE student(id INTEGER, name VARCHAR(20), sex VARCHAR(2));");

 

            //插入數據

            db.ExecuteNonQuery("INSERT INTO student VALUES(1, '小紅', '女');");

            db.ExecuteNonQuery("INSERT INTO student VALUES(2, '小李', '男');");

            db.ExecuteNonQuery("INSERT INTO student VALUES(3, '小明', '男');");

 

            //讀取表

            YFDataTable table = db.ExecuteQuery("SELECT * FROM student"); // WHERE name = '小李';");

            string info = "";

            foreach (YFColumn col in table.Columns)

            {

                info += col.Name + " ";

            }

            Debug.Print(info);

            foreach (YFDataRow row in table.Rows)

            {

                Debug.Print(row[0].ToString() + "," + row[1] + "," + row[2]);

            }

        }

        Thread.Sleep(Timeout.Infinite);

    }

運行調試的場景如下圖所示：

 

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MF簡介：http://blog.csdn.net/yefanqiu/article/details/5711770

MF資料：http://www.sky-walker.com.cn/News.asp?Id=25

相關硬件: http://www.sky-walker.com.cn/Products.asp?Id=24