嵌入式数据库SQLite 3配置使用详细笔记教程

牛马大师兄2024-05-15 17:56

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 |
| * INT * INTEGER * TINYINT * SMALLINT * MEDIUMINT * BIGINT * UNSIGNED BIG INT * INT2 * INT8 | INTEGER |
| * CHARACTER(20) * VARCHAR(255) * VARYING CHARACTER(255) * NCHAR(55) * NATIVE CHARACTER(70) * NVARCHAR(100) * TEXT * CLOB | TEXT |
| * BLOB * 未指定类型 | BLOB |
| * REAL * DOUBLE * DOUBLE PRECISION * FLOAT | REAL |
| * NUMERIC * DECIMAL(10,5) * BOOLEAN * DATE * DATETIME | 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

cpp 复制代码 
//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

cpp 复制代码 
//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

cpp 复制代码 
//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

cpp 复制代码 
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
或
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

cpp 复制代码 
//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

cpp 复制代码 
//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

cpp 复制代码 
//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

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <sqlite3.h>

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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