正文

大家好，我是bug菌，又又见面了~

今天跟大家聊聊json这玩意，json说实在的bug菌也是后面联网的项目越来越多才用上了这玩意，玩物联网和智能硬件的朋友应该用得比较多。这不最近一个"小项目"又把这玩意拿过来用用，整体还是挺舒适的，主要是json易读也比较容易把握，那顺便聊聊吧~

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cjson

在资源受限的单片机上解析JSON，开发者常面临内存不足、解析性能差等问题，所以在单片机上用cjson比较合适，一款专为嵌入式设计的开源JSON解析库，设计简洁高效，用得挺多的。

下面简单介绍下cjson:

cJSON是由Dave Gamble开发的超轻量级C语言JSON解析库，代码仅一个.h和一个.c文件，完全开源，专为嵌入式环境优化。

 GitHub地址：

https://github.com/DaveGamble/cJSON

核心特点

• 极简内存占用：解析时仅需几KB内存，适合RAM稀缺的单片机（如STM32F103、ESP8266）。
• 纯C实现：无第三方依赖，跨平台支持（Keil、IAR、GCC均可编译）,就两个文件，移植起来太简单了。
• 易用性：API简洁，10分钟即可上手。
• 灵活性：支持动态创建、修改、序列化和反序列化JSON数据。

下面是简单的cjson使用示例 :

1. 示例代码：创建JSON并输出字符串

#include"cJSON.h"

voidcreate_json(void){
    // 1. 创建根对象
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    
    // 2. 添加键值对
    cJSON_AddStringToObject(root, "device", "ESP32");
    cJSON_AddNumberToObject(root, "temperature", 25.6);
    
    // 3. 添加嵌套对象
    cJSON *location = cJSON_CreateObject();
    cJSON_AddNumberToObject(location, "lat", 35.6895);
    cJSON_AddNumberToObject(location, "lon", 139.6917);
    cJSON_AddItemToObject(root, "location", location);

    // 4. 生成JSON字符串
    char *json_str = cJSON_Print(root);
    printf("JSON: %s\n", json_str);

    // 5. 释放内存（重要！）
    free(json_str);
    cJSON_Delete(root);
}

输出结果：

{
  "device": "ESP32",
  "temperature": 25.6,
  "location": {
    "lat": 35.6895,
    "lon": 139.6917
  }
}

2. 解析JSON数据

voidparse_json(constchar *json_str){
    cJSON *root = cJSON_Parse(json_str);
    if (root == NULL) {
        printf("JSON解析失败！\n");
        return;
    }

    // 提取字段
    cJSON *device = cJSON_GetObjectItem(root, "device");
    cJSON *temp = cJSON_GetObjectItem(root, "temperature");
    cJSON *location = cJSON_GetObjectItem(root, "location");
    
    printf("设备名: %s, 温度: %.1f\n", device->valuestring, temp->valuedouble);
    printf("经纬度: (%.4f, %.4f)\n", 
           cJSON_GetObjectItem(location, "lat")->valuedouble,
           cJSON_GetObjectItem(location, "lon")->valuedouble);

    cJSON_Delete(root);
}

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cjson在单片机中的主要应用

1、动态配置管理

痛点：传统配置方式需将参数硬编码在代码中，修改配置需重新编译固件，无法动态更新。
解决方案：将配置存储在JSON文件中，通过cJSON解析，增删都很方便，有较好的兼容性，支持OTA动态更新，当然还是会占一些内存。

示例代码：解析Wi-Fi配置

// config.json
{
  "wifi": {
    "ssid": "MyIoT",
    "password": "123456"
  },
  "sampling_interval": 5000
}

voidload_config(void){
    // 从Flash或SD卡读取JSON文件
    char *json_str = read_file("config.json");
    cJSON *root = cJSON_Parse(json_str);

    cJSON *wifi = cJSON_GetObjectItem(root, "wifi");
    char *ssid = cJSON_GetObjectItem(wifi, "ssid")->valuestring;
    char *password = cJSON_GetObjectItem(wifi, "password")->valuestring;
    int interval = cJSON_GetObjectItem(root, "sampling_interval")->valueint;

    printf("Wi-Fi: %s/%s, 采样间隔: %dms\n", ssid, password, interval);

    cJSON_Delete(root);
    free(json_str);
}

2、设备间通信协议

痛点：自定义二进制协议调试困难，扩展性差。
解决方案：使用JSON定义通信指令，可读性不错，方便调试扯皮，扩展性不错增删都能够较好兼容。

下面的例子是一个非常有意思的玩法，作为参数动态扩展。

示例代码：解析控制指令

// 收到指令：{"cmd": "set_led", "args": {"id": 1, "brightness": 80}}
voidhandle_command(const char *json_str){
    cJSON *root = cJSON_Parse(json_str);
    char *cmd = cJSON_GetObjectItem(root, "cmd")->valuestring;
    
    if (strcmp(cmd, "set_led") == 0) {
        cJSON *args = cJSON_GetObjectItem(root, "args");
        int id = cJSON_GetObjectItem(args, "id")->valueint;
        int brightness = cJSON_GetObjectItem(args, "brightness")->valueint;
        led_set(id, brightness);  // 实际控制函数
    }
    
    cJSON_Delete(root);
}

3、本地数据存储与日志记录

痛点：传感器数据若以二进制格式存储，导出后需专用工具解析。
解决方案：将数据序列化为JSON字符串，直接存储为文本文件。

示例代码：记录温度数据

voidlog_sensor_data(float temp, float humidity){
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    cJSON_AddNumberToObject(root, "temp", temp);
    cJSON_AddNumberToObject(root, "humidity", humidity);
    cJSON_AddStringToObject(root, "timestamp", "2023-08-15T14:30:00Z");
    
    char *json_str = cJSON_PrintUnformatted(root);  // 紧凑模式节省空间
    write_to_sd_card("log.json", json_str);
    
    free(json_str);
    cJSON_Delete(root);
}

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使用过程的注意事项

1、要注意调用cJSON_Delete()和free()及时的释放资源，防止内存泄漏，不然跑着跑着就奔了~。

2、想省一些内存和带宽，json相关的命名最好不要太长。

3、cjson支持

cJSON_ParseWithOpts流式解析，这在解析大型JSON时比较有用。每接收到一部分数据即可立即解析，无需等待全部数据到达，算是一种低延时的增量处理。

而且对于单片机的RAM资源有限，一次性加载大型JSON字符串可能导致内存溢出。有了流式解析后，解析完部分数据后，可立即释放相关内存，维持低内存占用。

最后

      好了，今天就跟大家分享这么多了，如果你觉得有所收获，一定记得点个赞~

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