0、惨痛教训

        随着管理开发的项目体积越来越庞大,产品系统涉及的数据量也越来越多,并且伴随着项目不久就要交付给甲方了。如果项目的数据信息没有被妥善管理,后期设备的运行状态、操作状况等数据流信息不能被溯源,当出现了一些特殊意外时,就会导致对于故障信息不能迅速准确的追踪,甚至会被甩锅、推卸责任,白白当了冤大头。因此对于嵌入式项目中,其产品运行时的数据库建立非常有必要,且是迫在眉睫!!!

        目前常用的数据库系统有:MySQL、PostgreSQL、Oracle Database、Microsoft SQL Server、SQLite等。在嵌入式项目中,前面几个数据库显然是不合适的,而SQLite是一个轻量级的数据库管理系统,它包含在一个C库中,提供了零配置、无服务器、事务性的SQL数据库引擎。所以SQLite的特点使其非常适合嵌入式系统、移动设备、小型项目或者作为应用程序的本地数据库使用。本文选用了嵌入式数据库SQLite3进行配置和讲解。

1、Sqlite3环境配置

(1)、下载安装SQLite库

根据目标系统平台,下载sqlite源码,或下载官方提供的已经编译好的库。本文目标平台是Windows11 64位平台,进入SQLite Download Page的主页,选择需要的库版本(Windows)。

下载的压缩包一共有如下所示的三个:

sqlite-dll-win-x64-3450300.zip

sqlite-dll-win-x86-3450300.zip

sqlite-tools-win-x64-3450300.zip

(2)、解压下载的文件

        本文中将对应的Sqlite库文件解压到了,C:\Program Files\sqlite路径下。

(3)、添加库路径到环境变量

        根据下图所示的步骤,进入系统属性-->环境变量-->系统变量-->编辑环境变量,将路径加入到环境变量中。

(4)、检查数据库安装状态

        打开Windows的命令行,输入sqlite3,有类似如下的数据信息说明库安装成功,后续只需在程序代码中,将库加入到工程代码中即可。

(5)、SQLiteStudio工具

        如果有可视化分析数据需求、推荐使用下载:SQLiteStudiohttps://sqlitestudio.pl/

2、SQLite3基础

        SQL(Structured Query Language)是一种结构化查询语言,SQL 是一种专门用来与数据库通信的语言。

        不同的数据库管理系统在其实践过程中都对 SOL 规范作了某些改编和扩充。故不同数据库管理系统之间的 SOL语言不能完全相互通用。

        以下是SQLite的一些关键特点:

零配置: SQLite不需要安装或者管理服务器进程。启动一个使用SQLite的应用程序时,数据库文件会自动创建(如果尚不存在),并且直接通过程序访问。轻量级: SQLite的代码量小,资源消耗少,对硬件要求很低。这使得它非常适合资源有限的环境,如手机、平板电脑或微型设备。跨平台: SQLite兼容几乎所有主流的操作系统,包括Windows、Linux、Unix、Android、iOS等。服务器less: 由于SQLite是嵌入式的,没有单独运行的数据库服务器进程,数据直接存储在文件中。这简化了部署和维护过程。事务处理: SQLite支持ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性)事务,确保数据的完整性。SQL标准兼容: 虽然SQLite有自己的SQL方言,但它大体上遵循ANSI SQL标准,支持大多数标准SQL语句。单一文件存储: SQLite数据库完全存储在一个磁盘文件中,这使得备份和迁移数据库变得非常简单,只需复制该文件即可。动态类型: SQLite具有弱类型特性,允许更灵活的数据存储,但也可能需要开发者更加注意数据类型的处理。广泛使用: SQLite被许多应用程序和操作系统采用,包括浏览器(如Firefox)、操作系统组件、手机应用等,是世界上最广泛部署的数据库引擎之一。

        有个重要的点值得注意,SQLite 是不区分大小写的,但也有一些命令是大小写敏感的,比如 GLOB 和 glob 在 SQLite 的语句中有不同的含义。一般数据采用固定的静态数据类型,而 SOLite 采用的是动态数据类型,会根据存入值自动判断。

SQLite 存储类:SOLite 具有以下五种基本数据类型

(1)integer:带符号的整型(最多64位)。

(2)real:8字节表示的浮点类型。

(3)text:字符类型,支持多种编码(如 UTF-8、UTF-16),大小无限制。

(4)blob:任意类型的数据,大小无限制。 BLOB(binary large obiect)二进制大对象,使用二进制保存数据。

(5)null:表示空值

SQLite 亲和类型(Affinity)及类型名称

下表列出了当创建 SQLite3 表时可使用的各种数据类型名称,同时也显示了相应的亲和类型:

数据类型 亲和类型

INTINTEGERTINYINTSMALLINTMEDIUMINTBIGINTUNSIGNED BIG INTINT2INT8 INTEGER

CHARACTER(20)VARCHAR(255)VARYING CHARACTER(255)NCHAR(55)NATIVE CHARACTER(70)NVARCHAR(100)TEXTCLOB TEXT

BLOB未指定类型 BLOB

REALDOUBLEDOUBLE PRECISIONFLOAT REAL

NUMERICDECIMAL(10,5)BOOLEANDATEDATETIME NUMERIC

SQLite 语句:所有的 SQLite 语句可以以任何关键字开始,如 SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、ALTER、DROP 等,所有的语句以分号 ; 结束。

3、SQLite3基本语法

(1)、创建数据库

//打开数据库,如不存在则会创建数据库

int ret = sqlite3_open("project_data.db", &db);

if( ret )

{

fprintf(stderr, "Can't open database: %s\n", sqlite3_errmsg(db));

exit(-1);

}

fprintf(stderr, "Opened database successfully\n");

(2)、创建表

//CREATE TABLE 告诉数据库系统创建一个新表的关键字。CREATE TABLE 语句后跟着表的唯一的名称或标识。

CREATE TABLE database_name.table_name(

column1 datatype PRIMARY KEY(one or more columns),

column2 datatype,

column3 datatype,

.....

columnN datatype,

);

char table_name[200] = {0};

char *err_msg = NULL;

snprintf(table_name, sizeof(table_name), "create table if not exists camera(time_stamp integer primary key, action text, x integer, y integer, z integer, vx integer, vy integer, vz integer, time integer);");

int ret = sqlite3_exec(db, table_name, NULL, NULL, &err_msg);

if(ret){

fprintf(stderr, "create table err:%s\n", err_msg);

return -1;

}

fprintf(stderr, "create table successfully\n");

(3)、删除表

//SQLite 的 DROP TABLE 语句用来删除表定义及其所有相关数据、索引、触发器、约束和该表的权限规范。

//DROP TABLE 语句的基本语法如下。

DROP TABLE database_name.table_name;

char table_name[200] = {0};

char *err_msg = NULL;

snprintf(table_name, sizeof(table_name), "DROP TABLE database_name.table_name;");

int ret = sqlite3_exec(db, table_name, NULL, NULL, &err_msg);

if(ret){

fprintf(stderr, "delete table err:%s\n", err_msg);

return -1;

}

fprintf(stderr, "delete table successfully\n");

(4)、插入数据

INSERT INTO 语句有两种基本语法,如下所示:

INSERT INTO TABLE_NAME [(column1, column2, column3,...columnN)] VALUES (value1, value2, value3,...valueN);//在这里,column1, column2,...columnN 是要插入数据的表中的列的名称

INSERT INTO TABLE_NAME VALUES (value1,value2,value3,...valueN);

//确保值的顺序与列在表中的顺序一致。

char table_value[200] = {0};

int ret = 0;

char *err_msg = NULL;

snprintf(table_value, sizeof(table_value),"insert into camera values(%lld, '%c', %d, %d, %d, %d, %d, %d, %d);", get_current_timestamp_ms(), action, x, y, z, vx, vy, vz, time);

ret = sqlite3_exec(db, table_value, NULL, NULL, &err_msg);

if(ret)

{

fprintf(stderr, "insert value to table err:%s\n", err_msg);

return -1;

}

fprintf(stderr, "insert value to table successfully\n");

(5)、查询数据

//SQLite 的 SELECT 语句用于从 SQLite 数据库表中获取数据,以结果表的形式返回数据。这些结果表也被称为结果集。

//SQLite 的 SELECT 语句的基本语法如下:

SELECT column1, column2, columnN FROM table_name;//在这里,column1, column2...是表的字段,他们的值即是您要获取的。

SELECT * FROM table_name; //获取所有可用的字段

char *err_msg = NULL;

sprintf(sql, "select * from table_value;");

ret = sqlite3_exec(db, sql, NULL, NULL, &err_msg); //执行 SQL 命令的快捷方式

if(ret)

{

fprintf(stderr, "Can't select sqlite value: %s\n", sqlite3_errmsg(db));

return -1;

}

(6)、删除数据

//SQLite 的 DELETE 查询用于删除表中已有的记录。可以使用带有 WHERE 子句的 DELETE 查询来删除选定行,否则所有的记录都会被删除。

//带有 WHERE 子句的 DELETE 查询的基本语法如下:

DELETE FROM table_name

WHERE [condition];

//可以使用 AND 或 OR 运算符来结合 N 个数量的条件。

char *err_msg = NULL;

sprintf(sql, "DELETE FROM camera WHERE time_stamp = 123456789;");

ret = sqlite3_exec(db, sql, NULL, NULL, &err_msg); //执行 SQL 命令的快捷方式

if(ret)

{

fprintf(stderr, "Can't DELETE sqlite data: %s\n", sqlite3_errmsg(db));

return -1;

}

(7)、修改数据

//SQLite 的 UPDATE 查询用于修改表中已有的记录。可以使用带有 WHERE 子句的 UPDATE 查询来更新选定行,否则所有的行都会被更新。

//带有 WHERE 子句的 UPDATE 查询的基本语法如下:

UPDATE table_name

SET column1 = value1, column2 = value2...., columnN = valueN

WHERE [condition];

char *err_msg = NULL;

sprintf(sql, "UPDATE camera SET action = 't' WHERE time_stamp = 123456789;");

ret = sqlite3_exec(db, sql, NULL, NULL, &err_msg); //执行 SQL 命令的快捷方式

if(ret)

{

fprintf(stderr, "Can't DELETE sqlite data: %s\n", sqlite3_errmsg(db));

return -1;

}

4、SQLite3代码

#include

#include

#include

#include

#include

int database_init();

int write_motor_info_to_database(sqlite3 *db, int motor_id, double target_pos, double real_pos, double real_speed, double real_current);

int write_camera_info_to_database(sqlite3 *db, char action, int x, int y, int z, int vx, int vy, int vz, int time);

long long get_current_timestamp_ms(void);

int main(void)

{

printf("sqlite3 database test!\n");

database_init();

return 0;

}

/**

* @brief 数据库初始化

* @param NONE

* @retval 成功返回0, 失败返回-1

*/

int database_init(void)

{

int ret = -1;

sqlite3 *db;

char *err_msg = NULL;

char database_name[128] = {0};

//获取当前时间

struct tm t;

time_t now;

time(&now);

localtime_s(&t, &now);

snprintf(database_name, sizeof(database_name),"%02d%02d%02d.db", t.tm_year + 1900, t.tm_mon + 1, t.tm_mday);

printf("date:%s\n", database_name);

//打开数据库

ret = sqlite3_open(database_name, &db);

if( ret )

{

fprintf(stderr, "Can't open database: %s\n", sqlite3_errmsg(db));

return -1;

}

fprintf(stderr, "Opened database successfully\n");

char table_name[200] = {0};

//时间戳 目标位置 实际位置 实际速度 实际电流

//create table if not exists motor0 (time_stamp integer primary key, target_pos real, real_pos real, real_speed real, real_current, real);

for(int motor_id = 0; motor_id < 6; motor_id++)

{

snprintf(table_name, sizeof(table_name),"create table if not exists motor%d (time_stamp integer primary key, target_pos real, real_pos real, real_speed real, real_current real);", motor_id);

ret = sqlite3_exec(db, table_name, NULL, NULL, &err_msg);

if(ret)

{

fprintf(stderr, "create table err:%s\n", err_msg);

return -1;

}

fprintf(stderr, "create table successfully\n");

}

memset(table_name, 0, sizeof(table_name));

snprintf(table_name, sizeof(table_name), "create table if not exists camera(time_stamp integer primary key, action text, x integer, y integer, z integer, vx integer, vy integer, vz integer, time integer);");

ret = sqlite3_exec(db, table_name, NULL, NULL, &err_msg);

if(ret)

{

fprintf(stderr, "create table err:%s\n", err_msg);

return -1;

}

fprintf(stderr, "create table successfully\n");

write_motor_info_to_database(db, 0, 90.0, 87.2, 5.0, 0.85);

write_motor_info_to_database(db, 1, 90.0, 87.2, 5.0, 0.85);

write_motor_info_to_database(db, 2, 90.0, 87.2, 5.0, 0.85);

write_motor_info_to_database(db, 3, 90.0, 87.2, 5.0, 0.85);

write_motor_info_to_database(db, 4, 90.0, 87.2, 5.0, 0.85);

write_motor_info_to_database(db, 5, 90.0, 87.2, 5.0, 0.85);

write_camera_info_to_database(db, 't', 100,200,150,160,130,110,1000);

return 0;

}

/**

* @brief 写入电机数据到数据库中

* @param db:数据库文件描述符

* @param target_pos:目标位置

* @param real_pos:实际位置

* @param real_speed:实际速度

* @param real_current:实际电流

* @retval 写入成功返回0,失败-1

*/

int write_motor_info_to_database(sqlite3 *db, int motor_id, double target_pos, double real_pos, double real_speed, double real_current)

{

char table_value[200] = {0};

int ret = 0;

char *err_msg = NULL;

//insert into motor0 values(1798345, 90.0, 88.66, 45.1, 0.97);

snprintf(table_value, sizeof(table_value),"insert into motor%d values(%lld, %.2f, %.2f, %.2f, %.2f);", motor_id, get_current_timestamp_ms(), target_pos, real_pos, real_speed, real_current);

ret = sqlite3_exec(db, table_value, NULL, NULL, &err_msg);

if(ret)

{

fprintf(stderr, "insert value to table err:%s\n", err_msg);

return -1;

}

fprintf(stderr, "insert value to table successfully\n");

return 0;

}

/**

* @brief 写入相机数据到数据库中

* @param db:数据库文件描述符

* @param action:动作

* @param x:

* @param y:

* @param z:

* @param vx:

* @param vy:

* @param vz:

* @retval 写入成功返回0,失败-1

*/

int write_camera_info_to_database(sqlite3 *db, char action, int x, int y, int z, int vx, int vy, int vz, int time)

{

char table_value[200] = {0};

int ret = 0;

char *err_msg = NULL;

//insert into motor0 values(1798345, 90.0, 88.66, 45.1, 0.97);

snprintf(table_value, sizeof(table_value),"insert into camera values(%lld, '%c', %d, %d, %d, %d, %d, %d, %d);", get_current_timestamp_ms(), action, x, y, z, vx, vy, vz, time);

ret = sqlite3_exec(db, table_value, NULL, NULL, &err_msg);

if(ret)

{

fprintf(stderr, "insert value to table err:%s\n", err_msg);

return -1;

}

fprintf(stderr, "insert value to table successfully\n");

return 0;

}

/**

* @brief 获取毫秒级时间戳

* @param NONE

* @retval 成功返回时间戳值,失败返回-1

*/

long long get_current_timestamp_ms(void)

{

#if defined(_WIN32) || defined(_WIN64)

struct _timeb timebuffer;

_ftime64_s(&timebuffer);

return (long long)timebuffer.time * 1000 + timebuffer.millitm;

#elif defined(__unix__) || defined(__unix) || defined(unix)

struct timeval tv;

gettimeofday(&tv, NULL);

return (long long)tv.tv_sec * 1000 + tv.tv_usec / 1000;

#endif

}

参考代码运行结果

使用可视化工具SQLiteStudio,对SQLite3数据库进行查看。

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