嵌入式系统：数据大小管理（64 位主机向 32 位设备发送数据）答案

【问题标题】：Embedded systems : data size management (64bits host sending data to a 32bits device)嵌入式系统：数据大小管理（64 位主机向 32 位设备发送数据）
【发布时间】：2021-09-14 10:02:27
【问题描述】：

我正在构建一个 32 位 嵌入式设备，外部参与者可以通过 PKCS#11 接口与之通信。

基本上有3个组件：

我们的嵌入式设备（仅支持 32 位）
主机（可能是 32 位或 64 位，不由我决定）
宿主库（可以编译成 32 位或 64 位）

我正在开发设备和主机库，我现在的主要问题是确保与 32 位和 64 位主机应用程序的兼容性。

pkcs11t.h 将 CK_ULONG 定义为：

/* an unsigned value, at least 32 bits long */
typedef unsigned long int CK_ULONG;

问题是long int 的大小在主机（8 字节）和我们的设备（4 字节）上不会相同。

我很想使用uint32_t 而不是unsigned long int。但the standard 声明如下：

因此，许多数据和指针类型会因环境而异（例如，CK_ULONG 有时是 32 位，有时可能是 64 位）。但是，这些细节不应该影响应用程序，假设它是使用与应用程序链接到的 Cryptoki 库一致的 Cryptoki 头文件编译的。

主机将向嵌入式设备发送请求，假设主机发送请求 ID 为0。嵌入式设备如何知道它是 32 位还是 64 位值？

所以我的问题如下：在 32 位嵌入式设备中处理 64 位数据类型的最佳方法是什么？我正在考虑在主人的图书馆里做类似的事情：

CK_ULONG data = 0x42; // user input, could be anything

#ifdef HOST_64
assert(data <= 4294967295);
#endif

send_data_to_device((uint32_t)data);

但是感觉不对……

【问题讨论】：

您的环境似乎定义了适当的数据类型。为什么要改变一些东西？
我没有得到显示的代码目的。在哪种情况下，您希望 0x42 的值无法断言小于或等于更高的值？您是否打算以某种方式在那里使用sizeof()？
这不是重复的，但那里的帖子可能会帮助您从其他角度看待您的问题。 stackoverflow.com/questions/46442411/…
what's the best way to handle 64 bits data types in a 32 bits embedded device? 不？你想具体处理什么？有什么可以“处理”的？ to ensure compatibility with both 32 and 64 bits host applications 标准 PKCS#11 就是为此而设计的。 ULONG 是“至少 32 位长”，不完全是 32 位长，标准知道这一点。你为什么在乎？
我编辑了我的帖子以（希望）更清晰。我关心这一点，因为当主机向我的嵌入式设备（比如 ULONG）发送一些数据时，我不知道我应该读取 4 字节还是 8 字节，因为嵌入式设备不知道主机是 64 位还是 32 位

标签： c embedded pkcs#11

【解决方案1】：

这里没有真正的问题。您的嵌入式系统仅支持 32 位值。您将使用某些指定的链接在系统之间进行通信，我确信这些链接已经定义，例如TCP/IP、RS232等

无论传输层是什么，您都需要定义一个协议来打包您在两个系统之间传输的数据。

此协议应处理数据大小，还应考虑较大数据类型的数据打包与各个 CPU 的字节顺序之间的任何差异。

例如，您可能认为 32 位值在内存中被打包为 [byte1][byte2][byte3][byte4]，但实际上它可能被其中一个处理器处理为 [byte3][byte4][byte1][byte2]，这意味着您必须主动将数据打包到一个协议中指定的约定格式，而不仅仅是从内存中复制数据。

如果您的 32 位系统必须支持 64 位值，那么您将需要为它编写自己的处理程序 - 即使将 64 位值解包为两个 32 位值，例如 64bit_value -> 32bit_value_high_bytes + 32bit_value_low_bytes。

您的 64 位系统可以继续支持 64 位，尽管您希望在传输到 32 位系统之前解析的任何值都应根据您的协议进行转换。

如果您提供库代码来执行协议处理，那么我建议所有库函数调用都返回错误消息值。

因此您可以在 64 位系统上使用：

if(send_data_to_device(data) != RESULT_SUCCESS)
{
   // some error handling
}

您的库代码可能是：

int send_data_to_device(ULONG data)
{
    #ifdef HOST_64
       if(data > 4294967295) return RESULT_VALUE_OUT_OF_BOUNDS;
    #endif
    // preform data transport

   return RESULT_SUCCESS;
}

注意事项：

小心将 64 位值转换为 32 位值作为正符号 64 位值可以给出负符号 32 位值。
不要依赖使用结构和联合在实时数据和打包数据之间切换。

【讨论】：

【解决方案2】：

大概您的嵌入式设备执行一项服务。该服务需要一个接口。

您需要指定该接口。每个可用的命令、值、操作等都应与可接受的值范围以及错误条件下发生的情况一起记录。然后你只需在两边都实现规范。

任何一方的位深度或数据类型都无关紧要。如果数据不符合接口要求，则必须在使用接口前进行转换。

【讨论】：