c++ open62541-1

原创已于 2025-07-22 15:46:25 修改 · 1.1k 阅读

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于 2025-07-22 14:26:34 首次发布

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简介

open62541 是一个开源的、跨平台的 OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）协议实现库。OPC UA 是一种用于工业自动化、物联网（IoT）等领域的机器对机器（M2M）通信协议，旨在提供安全、可靠、跨平台的数据交换能力。open62541 以轻量级、高性能和可扩展性为特点，广泛应用于嵌入式系统、工业控制、智能家居等场景。

核心特点

轻量级设计
- 代码量小，内存占用低，适合资源受限的嵌入式设备（如微控制器、边缘计算节点）。
- 可通过编译选项裁剪功能，仅保留必要模块（如数据编码、网络传输）。
跨平台支持
兼容主流操作系统：Linux、Windows、macOS、FreeRTOS 等。
支持多种架构：x86、ARM、RISC-V 等，满足嵌入式与服务器端需求。
完整的 OPC UA 功能
- 实现 OPC UA 核心规范（如数据模型、信息模型、安全机制）。
- 支持客户端（Client）和服务器（Server）模式，可同时作为客户端和服务器运行。
安全性
- 集成加密（AES、RSA）、签名（SHA）和身份验证机制，符合 OPC UA 安全标准。
- 支持证书管理和访问控制列表（ACL），保障数据传输安全。
易用性与可扩展性
- 提供简洁的 C 语言 API（也有 C++ 封装），便于快速开发。
- 支持自定义数据类型、节点（Node）和方法，可扩展协议功能以适应特定场景。

下载与编译

官网
版本：1.3.15

使用cmake编译

在这里插入图片描述

构建相关选项

BUILD_SHARED_LIBS
- 含义：用于控制是否构建共享库。如果设置为 ON，则在编译时会生成动态链接库（如在 Linux 下生成 .so 文件，在 Windows 下生成 .dll 文件）；若设置为 OFF，则生成静态链接库（如在 Linux 下生成 .a 文件，在 Windows 下生成 .lib 文件）。
- 用途：共享库可以减少可执行文件的体积，在多个程序间共享代码，并且在库更新时无需重新编译使用它的程序；静态库则可以让程序的发布更加独立，无需依赖外部库的特定版本。
CMAKE_BUILD_TYPE
- 含义：指定构建类型，常见的值有 Debug、Release、RelWithDebInfo 和 MinSizeRel 等。Debug 模式包含调试信息，便于开发阶段调试程序，但生成的可执行文件较大且性能优化较少；Release 模式会进行大量的优化，以提高程序的运行效率，但不包含调试信息；RelWithDebInfo 兼具优化和调试信息；MinSizeRel 则专注于最小化可执行文件的大小。
- 用途：在开发阶段通常使用 Debug 模式，在发布阶段使用 Release 模式。
CMAKE_CONFIGURATION_TYPES
- 含义：定义可用的构建配置类型列表。例如，可以设置为 Debug;Release，表示可以选择 Debug 和 Release 两种构建配置。
- 用途：方便在 CMake 工具中切换不同的构建配置，满足不同的开发和发布需求。
CMAKE_INSTALL_PREFIX
- 含义：指定 make install 命令安装文件的目标路径。默认情况下，安装路径可能是系统的标准路径（如 /usr/local），但通过设置该选项，可以将 open62541 安装到自定义的目录中，例如 ~/my_opcua_install。
- 用途：有助于在多版本管理、隔离不同项目依赖等场景下，更灵活地管理库文件和头文件的安装位置。

架构及示例相关选项

UA_ARCHITECTURE
- 含义：用于指定目标架构信息，可能会影响编译器的一些优化策略以及代码的适配性。比如在交叉编译场景下，明确目标硬件平台的架构（如 ARM、x86 等）。
- 用途：确保 open62541 能够在特定的硬件平台上正确编译和运行，充分发挥硬件性能。
BUILD_EXAMPLES
- 含义：控制是否编译 open62541 提供的示例代码。如果设置为 ON，则在编译过程中会构建示例程序，方便开发者快速了解和学习库的使用方法；设置为 OFF 时，则不编译示例代码，减少编译时间和生成文件的数量。
- 用途：在开发阶段，开启示例编译有助于快速上手和调试；在发布阶段，若不需要示例，可以关闭以简化构建过程。
  工具及测试相关选项
UA_BUILD_TOOLS
- 含义：决定是否编译 open62541 提供的工具程序。这些工具可能包括用于配置、测试或者辅助开发的程序。
- 用途：根据实际需求选择是否编译工具，以满足特定的开发、调试或维护任务。
UA_BUILD_UNIT_TESTS
- 含义：控制是否编译单元测试代码。如果设置为 ON，则会编译库中的单元测试代码，开发者可以运行这些测试来验证库的功能是否正常；设置为 OFF 时，不编译单元测试代码，减少编译时间和生成文件的大小。
- 用途：在开发和维护阶段，开启单元测试有助于及时发现代码中的问题，保证库的质量；在发布阶段，若不需要运行测试，可以关闭以简化构建。

功能特性相关选项

UA_ENABLE_AMALGAMATION
- 含义：用于控制是否启用合并编译。启用后，open62541 的多个源文件会被合并成一个较大的源文件，减少编译过程中文件的数量，在某些情况下可能会提高编译速度。
- 用途：对于追求编译效率，或者在特定编译环境下希望简化编译过程的场景比较有用。
UA_ENABLE_DA
- 含义：DA 代表 Data Access（数据访问），该选项用于启用 OPC UA 协议中的数据访问功能。开启后，open62541 会支持客户端读取、写入服务器中的数据节点等操作。
- 用途：如果项目需要使用 OPC UA 的数据访问功能来实现设备间的数据交互，就需要开启此选项。
UA_ENABLE_DIAGNOSTICS
- 含义：控制是否启用诊断功能。启用后，open62541 会收集和提供一些关于运行时状态的诊断信息，例如连接状态、错误信息等，方便开发者进行调试和故障排查。
- 用途：在开发和维护阶段，诊断信息有助于快速定位和解决问题。
UA_ENABLE_DISCOVERY
- 含义：启用 OPC UA 协议中的发现服务功能。开启后，服务器可以被客户端发现，客户端可以获取服务器的端点信息、服务器支持的功能等，实现自动发现网络中的 OPC UA 服务器。
- 用途：在需要自动发现 OPC UA 服务器的网络环境中，如工业自动化系统中多个设备之间的通信，需要开启此选项。
UA_ENABLE_ENCRYPTION
- 含义：控制是否启用数据加密功能。启用后，open62541 在数据传输过程中会对数据进行加密，保证数据的安全性，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。
- 用途：在对数据安全性要求较高的场景，如涉及敏感信息传输的工业控制系统中，必须开启此选项。
UA_ENABLE_ENCRYPTION_TPM2
- 含义：启用基于 TPM 2.0（Trusted Platform Module 2.0，可信平台模块 2.0）的加密功能。TPM 2.0 是一种硬件安全模块，可以提供更高级别的安全保护，例如密钥管理、设备身份验证等。
- 用途：在对安全要求极高，且硬件支持 TPM 2.0 的环境中，可以开启此选项来增强系统的安全性。
UA_ENABLE_HISTORIZING
- 含义：控制是否启用数据历史记录功能。启用后，open62541 可以记录数据节点的值随时间的变化情况，方便后续进行数据分析和查询。
- 用途：在工业监控等需要对历史数据进行分析的场景下，该功能非常有用。
UA_ENABLE_JSON_ENCODING
- 含义：启用 JSON 编码功能，使 open62541 支持将数据编码为 JSON 格式进行传输或存储。JSON 是一种常用的数据交换格式，具有良好的可读性和通用性。
- 用途：当需要与其他支持 JSON 格式的系统或组件进行交互时，需要开启此选项。
UA_ENABLE_METHODCALLS
- 含义：控制是否启用 OPC UA 协议中的方法调用功能。开启后，客户端可以调用服务器中定义的方法，实现一些特定的业务逻辑，例如设备的控制操作等。
- 用途：在需要通过 OPC UA 进行设备控制或执行特定业务逻辑的场景中，需要启用此选项。
UA_ENABLE_PUBSUB
- 含义：启用发布 - 订阅（Publish - Subscribe）功能。在发布 - 订阅模式下，发布者将数据发送到主题，订阅者可以接收感兴趣主题的数据。该功能可以提高数据传输的效率和灵活性，适用于实时性要求较高的场景。
- 用途：在工业物联网、实时监控等场景中，当多个设备之间需要进行高效的数据广播时，通常会启用此功能。
UA_ENABLE_PUBSUB_DELTAFRAMES
- 含义：在启用发布 - 订阅功能的基础上，进一步启用发布 - 订阅中的增量帧功能。增量帧可以减少数据传输量，只发送与上一次数据相比有变化的部分。
- 用途：在数据变化相对较小，且对网络带宽要求较高的场景下，启用此功能可以有效降低网络负载。
UA_ENABLE_PUBSUB_ETH_UADP
- 含义：启用基于以太网的 UADP（User - datagram - based PubSub Transport Protocol，基于用户数据报的发布 - 订阅传输协议）传输协议。该协议用于在以太网环境下进行发布 - 订阅数据的传输。
- 用途：当需要在以太网网络中实现基于发布 - 订阅的数据传输时，需要开启此选项。
UA_ENABLE_PUBSUB_INFORMATIONMODEL
- 含义：启用发布 - 订阅信息模型功能，定义了发布 - 订阅相关的数据结构和语义，使发布 - 订阅功能更加规范和可扩展。
- 用途：在构建复杂的发布 - 订阅系统，需要对数据模型进行严格定义和管理时，需要开启此选项。
UA_ENABLE_PUBSUB_INFORMATIONMODEL_METHODS
- 含义：在启用发布 - 订阅信息模型的基础上，进一步启用信息模型中的方法。这些方法可以用于管理和操作发布 - 订阅相关的对象和数据。
- 用途：在需要对发布 - 订阅信息模型进行更复杂操作和管理的场景下，启用此选项。
UA_ENABLE_SUBSCRIPTIONS
- 含义：控制是否启用订阅功能。订阅功能允许客户端注册对特定数据节点或事件的兴趣，当数据节点的值发生变化或事件发生时，服务器会通知客户端。
- 用途：在需要实时获取数据变化或事件通知的场景中，如工业监控系统中对设备状态变化的实时监测，需要开启此选项。
UA_ENABLE_SUBSCRIPTIONS_EVENTS
- 含义：在启用订阅功能的基础上，进一步启用对事件的订阅功能。客户端可以订阅服务器上发生的特定事件，例如设备故障事件、报警事件等。
- 用途：在工业自动化等对事件响应要求较高的场景中，用于及时获取和处理各种事件。

其他选项

UA_FORCE_WERROR
- 含义：设置为 ON 时，会将所有编译警告视为错误，只要出现编译警告，编译过程就会停止。这有助于开发者在开发过程中及时发现和解决潜在的问题，提高代码质量。
- 用途：在追求高质量代码，希望严格控制编译警告的项目中，可以启用此选项。
LOGLEVEL
- 含义：用于设置日志级别，常见的日志级别有 trace、debug、info、warn、error、critical 等。不同的日志级别控制着程序运行时输出日志信息的详细程度，例如 trace 级别会输出最详细的调试信息，而 critical 级别只输出严重的错误信息。
- 用途：在开发阶段，通常设置为较低的日志级别（如 debug 或 trace）以获取更多的调试信息；在生产环境中，设置为较高的日志级别（如 warn 或 error），减少不必要的日志输出，提高性能。
UA_MULTITHREADING
- 含义：控制是否启用多线程支持。如果设置为 ON，open62541 会在设计上支持多线程环境，例如服务器可以同时处理多个客户端的请求，提高系统的并发处理能力；设置为 OFF 时，库以单线程模式运行。
- 用途：在需要处理大量并发请求的场景，如工业自动化系统中多个设备同时与服务器通信，需要开启多线程支持以提高系统性能。
UA_NAMESPACE_ZERO
- 含义：与 OPC UA 协议中的命名空间 0 相关，可能用于控制命名空间 0 的一些特性或行为。命名空间在 OPC UA 中用于唯一标识节点和数据类型等，命名空间 0 是 OPC UA 标准定义的基础命名空间。
- 用途：在涉及到 OPC UA 命名空间相关的开发和配置时，根据具体需求设置此选项，以确保与标准或特定业务逻辑的兼容性。