Rework the Makefiles to be compatible with binary packages.
[apps/agl-service-can-low-level.git] / generator / nanopb_generator.py
old mode 100644 (file)
new mode 100755 (executable)
index 1c21422..7b3c9f8
@@ -1,7 +1,11 @@
+#!/usr/bin/python
+
 '''Generate header file for nanopb from a ProtoBuf FileDescriptorSet.'''
+nanopb_version = "nanopb-0.2.5-dev"
 
 try:
-    import google.protobuf.descriptor_pb2 as descriptor
+    import google, distutils.util # bbfreeze seems to need these
+    import google.protobuf.text_format as text_format
 except:
     print
     print "*************************************************************"
@@ -12,40 +16,45 @@ except:
     raise
 
 try:
-    import nanopb_pb2
+    import proto.nanopb_pb2 as nanopb_pb2
+    import proto.descriptor_pb2 as descriptor
 except:
     print
-    print "***************************************************************"
-    print "*** Could not import the precompiled nanopb_pb2.py.         ***"
-    print "*** Run 'make' in the 'generator' folder to update the file.***"
-    print "***************************************************************"
+    print "********************************************************************"
+    print "*** Failed to import the protocol definitions for generator.     ***"
+    print "*** You have to run 'make' in the nanopb/generator/proto folder. ***"
+    print "********************************************************************"
     print
     raise
 
+
+# ---------------------------------------------------------------------------
+#                     Generation of single fields
+# ---------------------------------------------------------------------------
+
+import time
 import os.path
 
-# Values are tuple (c type, pb ltype)
+# Values are tuple (c type, pb type, encoded size)
 FieldD = descriptor.FieldDescriptorProto
 datatypes = {
-    FieldD.TYPE_BOOL: ('bool', 'PB_LTYPE_VARINT'),
-    FieldD.TYPE_DOUBLE: ('double', 'PB_LTYPE_FIXED64'),
-    FieldD.TYPE_FIXED32: ('uint32_t', 'PB_LTYPE_FIXED32'),
-    FieldD.TYPE_FIXED64: ('uint64_t', 'PB_LTYPE_FIXED64'),
-    FieldD.TYPE_FLOAT: ('float', 'PB_LTYPE_FIXED32'),
-    FieldD.TYPE_INT32: ('int32_t', 'PB_LTYPE_VARINT'),
-    FieldD.TYPE_INT64: ('int64_t', 'PB_LTYPE_VARINT'),
-    FieldD.TYPE_SFIXED32: ('int32_t', 'PB_LTYPE_FIXED32'),
-    FieldD.TYPE_SFIXED64: ('int64_t', 'PB_LTYPE_FIXED64'),
-    FieldD.TYPE_SINT32: ('int32_t', 'PB_LTYPE_SVARINT'),
-    FieldD.TYPE_SINT64: ('int64_t', 'PB_LTYPE_SVARINT'),
-    FieldD.TYPE_UINT32: ('uint32_t', 'PB_LTYPE_VARINT'),
-    FieldD.TYPE_UINT64: ('uint64_t', 'PB_LTYPE_VARINT')
+    FieldD.TYPE_BOOL:       ('bool',     'BOOL',        1),
+    FieldD.TYPE_DOUBLE:     ('double',   'DOUBLE',      8),
+    FieldD.TYPE_FIXED32:    ('uint32_t', 'FIXED32',     4),
+    FieldD.TYPE_FIXED64:    ('uint64_t', 'FIXED64',     8),
+    FieldD.TYPE_FLOAT:      ('float',    'FLOAT',       4),
+    FieldD.TYPE_INT32:      ('int32_t',  'INT32',      10),
+    FieldD.TYPE_INT64:      ('int64_t',  'INT64',      10),
+    FieldD.TYPE_SFIXED32:   ('int32_t',  'SFIXED32',    4),
+    FieldD.TYPE_SFIXED64:   ('int64_t',  'SFIXED64',    8),
+    FieldD.TYPE_SINT32:     ('int32_t',  'SINT32',      5),
+    FieldD.TYPE_SINT64:     ('int64_t',  'SINT64',     10),
+    FieldD.TYPE_UINT32:     ('uint32_t', 'UINT32',      5),
+    FieldD.TYPE_UINT64:     ('uint64_t', 'UINT64',     10)
 }
 
 class Names:
-    '''Keeps a set of nested names and formats them to C identifier.
-    You can subclass this with your own implementation.
-    '''
+    '''Keeps a set of nested names and formats them to C identifier.'''
     def __init__(self, parts = ()):
         if isinstance(parts, Names):
             parts = parts.parts
@@ -62,17 +71,77 @@ class Names:
         else:
             raise ValueError("Name parts should be of type str")
     
+    def __eq__(self, other):
+        return isinstance(other, Names) and self.parts == other.parts
+    
 def names_from_type_name(type_name):
     '''Parse Names() from FieldDescriptorProto type_name'''
     if type_name[0] != '.':
         raise NotImplementedError("Lookup of non-absolute type names is not supported")
     return Names(type_name[1:].split('.'))
 
+def varint_max_size(max_value):
+    '''Returns the maximum number of bytes a varint can take when encoded.'''
+    for i in range(1, 11):
+        if (max_value >> (i * 7)) == 0:
+            return i
+    raise ValueError("Value too large for varint: " + str(max_value))
+
+assert varint_max_size(0) == 1
+assert varint_max_size(127) == 1
+assert varint_max_size(128) == 2
+
+class EncodedSize:
+    '''Class used to represent the encoded size of a field or a message.
+    Consists of a combination of symbolic sizes and integer sizes.'''
+    def __init__(self, value = 0, symbols = []):
+        if isinstance(value, (str, Names)):
+            symbols = [str(value)]
+            value = 0
+        self.value = value
+        self.symbols = symbols
+    
+    def __add__(self, other):
+        if isinstance(other, (int, long)):
+            return EncodedSize(self.value + other, self.symbols)
+        elif isinstance(other, (str, Names)):
+            return EncodedSize(self.value, self.symbols + [str(other)])
+        elif isinstance(other, EncodedSize):
+            return EncodedSize(self.value + other.value, self.symbols + other.symbols)
+        else:
+            raise ValueError("Cannot add size: " + repr(other))
+
+    def __mul__(self, other):
+        if isinstance(other, (int, long)):
+            return EncodedSize(self.value * other, [str(other) + '*' + s for s in self.symbols])
+        else:
+            raise ValueError("Cannot multiply size: " + repr(other))
+
+    def __str__(self):
+        if not self.symbols:
+            return str(self.value)
+        else:
+            return '(' + str(self.value) + ' + ' + ' + '.join(self.symbols) + ')'
+
+    def upperlimit(self):
+        if not self.symbols:
+            return self.value
+        else:
+            return 2**32 - 1
+
 class Enum:
-    def __init__(self, names, desc):
+    def __init__(self, names, desc, enum_options):
         '''desc is EnumDescriptorProto'''
+        
+        self.options = enum_options
         self.names = names + desc.name
-        self.values = [(self.names + x.name, x.number) for x in desc.value]
+        
+        if enum_options.long_names:
+            self.values = [(self.names + x.name, x.number) for x in desc.value]            
+        else:
+            self.values = [(names + x.name, x.number) for x in desc.value] 
+        
+        self.value_longnames = [self.names + x.name for x in desc.value]
     
     def __str__(self):
         result = 'typedef enum _%s {\n' % self.names
@@ -81,7 +150,7 @@ class Enum:
         return result
 
 class Field:
-    def __init__(self, struct_name, desc):
+    def __init__(self, struct_name, desc, field_options):
         '''desc is FieldDescriptorProto'''
         self.tag = desc.number
         self.struct_name = struct_name
@@ -90,86 +159,121 @@ class Field:
         self.max_size = None
         self.max_count = None
         self.array_decl = ""
+        self.enc_size = None
         
-        # Parse nanopb-specific field options
-        if desc.options.HasExtension(nanopb_pb2.nanopb):
-            ext = desc.options.Extensions[nanopb_pb2.nanopb]
-            if ext.HasField("max_size"):
-                self.max_size = ext.max_size
-            if ext.HasField("max_count"):
-                self.max_count = ext.max_count
+        # Parse field options
+        if field_options.HasField("max_size"):
+            self.max_size = field_options.max_size
+        
+        if field_options.HasField("max_count"):
+            self.max_count = field_options.max_count
         
         if desc.HasField('default_value'):
             self.default = desc.default_value
-        
-        # Decide HTYPE
-        # HTYPE is the high-order nibble of nanopb field description,
-        # defining whether value is required/optional/repeated.
-        is_callback = False
+           
+        # Check field rules, i.e. required/optional/repeated.
+        can_be_static = True
         if desc.label == FieldD.LABEL_REQUIRED:
-            self.htype = 'PB_HTYPE_REQUIRED'
+            self.rules = 'REQUIRED'
         elif desc.label == FieldD.LABEL_OPTIONAL:
-            self.htype = 'PB_HTYPE_OPTIONAL'
+            self.rules = 'OPTIONAL'
         elif desc.label == FieldD.LABEL_REPEATED:
+            self.rules = 'REPEATED'
             if self.max_count is None:
-                is_callback = True
+                can_be_static = False
             else:
-                self.htype = 'PB_HTYPE_ARRAY'
                 self.array_decl = '[%d]' % self.max_count
         else:
             raise NotImplementedError(desc.label)
         
-        # Decide LTYPE and CTYPE
-        # LTYPE is the low-order nibble of nanopb field description,
-        # defining how to decode an individual value.
-        # CTYPE is the name of the c type to use in the struct.
+        # Check if the field can be implemented with static allocation
+        # i.e. whether the data size is known.
+        if desc.type == FieldD.TYPE_STRING and self.max_size is None:
+            can_be_static = False
+        
+        if desc.type == FieldD.TYPE_BYTES and self.max_size is None:
+            can_be_static = False
+        
+        # Decide how the field data will be allocated
+        if field_options.type == nanopb_pb2.FT_DEFAULT:
+            if can_be_static:
+                field_options.type = nanopb_pb2.FT_STATIC
+            else:
+                field_options.type = nanopb_pb2.FT_CALLBACK
+        
+        if field_options.type == nanopb_pb2.FT_STATIC and not can_be_static:
+            raise Exception("Field %s is defined as static, but max_size or "
+                            "max_count is not given." % self.name)
+        
+        if field_options.type == nanopb_pb2.FT_STATIC:
+            self.allocation = 'STATIC'
+        elif field_options.type == nanopb_pb2.FT_POINTER:
+            self.allocation = 'POINTER'
+        elif field_options.type == nanopb_pb2.FT_CALLBACK:
+            self.allocation = 'CALLBACK'
+        else:
+            raise NotImplementedError(field_options.type)
+        
+        # Decide the C data type to use in the struct.
         if datatypes.has_key(desc.type):
-            self.ctype, self.ltype = datatypes[desc.type]
+            self.ctype, self.pbtype, self.enc_size = datatypes[desc.type]
         elif desc.type == FieldD.TYPE_ENUM:
-            self.ltype = 'PB_LTYPE_VARINT'
+            self.pbtype = 'ENUM'
             self.ctype = names_from_type_name(desc.type_name)
             if self.default is not None:
                 self.default = self.ctype + self.default
+            self.enc_size = 5 # protoc rejects enum values > 32 bits
         elif desc.type == FieldD.TYPE_STRING:
-            self.ltype = 'PB_LTYPE_STRING'
-            if self.max_size is None:
-                is_callback = True
-            else:
+            self.pbtype = 'STRING'
+            self.ctype = 'char'
+            if self.allocation == 'STATIC':
                 self.ctype = 'char'
                 self.array_decl += '[%d]' % self.max_size
+                self.enc_size = varint_max_size(self.max_size) + self.max_size
         elif desc.type == FieldD.TYPE_BYTES:
-            self.ltype = 'PB_LTYPE_BYTES'
-            if self.max_size is None:
-                is_callback = True
-            else:
+            self.pbtype = 'BYTES'
+            if self.allocation == 'STATIC':
                 self.ctype = self.struct_name + self.name + 't'
+                self.enc_size = varint_max_size(self.max_size) + self.max_size
+            elif self.allocation == 'POINTER':
+                self.ctype = 'pb_bytes_ptr_t'
         elif desc.type == FieldD.TYPE_MESSAGE:
-            self.ltype = 'PB_LTYPE_SUBMESSAGE'
+            self.pbtype = 'MESSAGE'
             self.ctype = self.submsgname = names_from_type_name(desc.type_name)
+            self.enc_size = None # Needs to be filled in after the message type is available
         else:
             raise NotImplementedError(desc.type)
         
-        if is_callback:
-            self.htype = 'PB_HTYPE_CALLBACK'
-            self.ctype = 'pb_callback_t'
-            self.array_decl = ''
-    
     def __cmp__(self, other):
         return cmp(self.tag, other.tag)
     
     def __str__(self):
-        if self.htype == 'PB_HTYPE_OPTIONAL':
-            result = '    bool has_' + self.name + ';\n'
-        elif self.htype == 'PB_HTYPE_ARRAY':
-            result = '    size_t ' + self.name + '_count;\n'
+        result = ''
+        if self.allocation == 'POINTER':
+            if self.rules == 'REPEATED':
+                result += '    size_t ' + self.name + '_count;\n'
+            
+            if self.pbtype == 'MESSAGE':
+                # Use struct definition, so recursive submessages are possible
+                result += '    struct _%s *%s;' % (self.ctype, self.name)
+            elif self.rules == 'REPEATED' and self.pbtype == 'STRING':
+                # String arrays need to be defined as pointers to pointers
+                result += '    %s **%s;' % (self.ctype, self.name)
+            else:
+                result += '    %s *%s;' % (self.ctype, self.name)
+        elif self.allocation == 'CALLBACK':
+            result += '    pb_callback_t %s;' % self.name
         else:
-            result = ''
-        result += '    %s %s%s;' % (self.ctype, self.name, self.array_decl)
+            if self.rules == 'OPTIONAL' and self.allocation == 'STATIC':
+                result += '    bool has_' + self.name + ';\n'
+            elif self.rules == 'REPEATED' and self.allocation == 'STATIC':
+                result += '    size_t ' + self.name + '_count;\n'
+            result += '    %s %s%s;' % (self.ctype, self.name, self.array_decl)
         return result
     
     def types(self):
         '''Return definitions for any special types this field might need.'''
-        if self.ltype == 'PB_LTYPE_BYTES' and self.max_size is not None:
+        if self.pbtype == 'BYTES' and self.allocation == 'STATIC':
             result = 'typedef struct {\n'
             result += '    size_t size;\n'
             result += '    uint8_t bytes[%d];\n' % self.max_size
@@ -182,92 +286,218 @@ class Field:
         '''Return definition for this field's default value.'''
         if self.default is None:
             return None
+
+        ctype, default = self.ctype, self.default
+        array_decl = ''
         
-        if self.ltype == 'PB_LTYPE_STRING':
-            ctype = 'char'
-            if self.max_size is None:
+        if self.pbtype == 'STRING':
+            if self.allocation != 'STATIC':
                 return None # Not implemented
-            else:
-                array_decl = '[%d]' % (self.max_size + 1)
+        
+            array_decl = '[%d]' % self.max_size
             default = str(self.default).encode('string_escape')
             default = default.replace('"', '\\"')
             default = '"' + default + '"'
-        elif self.ltype == 'PB_LTYPE_BYTES':
+        elif self.pbtype == 'BYTES':
+            if self.allocation != 'STATIC':
+                return None # Not implemented
+
             data = self.default.decode('string_escape')
             data = ['0x%02x' % ord(c) for c in data]
-            
-            if self.max_size is None:
-                return None # Not implemented
-            else:
-                ctype = self.ctype
-            
             default = '{%d, {%s}}' % (len(data), ','.join(data))
-            array_decl = ''
-        else:
-            ctype, default = self.ctype, self.default
-            array_decl = ''
         
         if declaration_only:
             return 'extern const %s %s_default%s;' % (ctype, self.struct_name + self.name, array_decl)
         else:
             return 'const %s %s_default%s = %s;' % (ctype, self.struct_name + self.name, array_decl, default)
     
+    def tags(self):
+        '''Return the #define for the tag number of this field.'''
+        identifier = '%s_%s_tag' % (self.struct_name, self.name)
+        return '#define %-40s %d\n' % (identifier, self.tag)
+    
     def pb_field_t(self, prev_field_name):
         '''Return the pb_field_t initializer to use in the constant array.
         prev_field_name is the name of the previous field or None.
         '''
-        result = '    {%d, ' % self.tag
-        result += '(pb_type_t) ((int) ' + self.htype
-        if self.ltype is not None:
-            result += ' | (int) ' + self.ltype
-        result += '),\n'
-        
-        if prev_field_name is None:
-            result += '    offsetof(%s, %s),' % (self.struct_name, self.name)
-        else:
-            result += '    pb_delta_end(%s, %s, %s),' % (self.struct_name, self.name, prev_field_name)
-        
-        if self.htype == 'PB_HTYPE_OPTIONAL':
-            result += '\n    pb_delta(%s, has_%s, %s),' % (self.struct_name, self.name, self.name)
-        elif self.htype == 'PB_HTYPE_ARRAY':
-            result += '\n    pb_delta(%s, %s_count, %s),' % (self.struct_name, self.name, self.name)
-        else:
-            result += ' 0,'
+        result  = '    PB_FIELD2(%3d, ' % self.tag
+        result += '%-8s, ' % self.pbtype
+        result += '%s, ' % self.rules
+        result += '%-8s, ' % self.allocation
+        result += '%s, ' % ("FIRST" if not prev_field_name else "OTHER")
+        result += '%s, ' % self.struct_name
+        result += '%s, ' % self.name
+        result += '%s, ' % (prev_field_name or self.name)
         
-        
-        if self.htype == 'PB_HTYPE_ARRAY':
-            result += '\n    pb_membersize(%s, %s[0]),' % (self.struct_name, self.name)
-            result += ('\n    pb_membersize(%s, %s) / pb_membersize(%s, %s[0]),'
-                       % (self.struct_name, self.name, self.struct_name, self.name))
-        else:
-            result += '\n    pb_membersize(%s, %s),' % (self.struct_name, self.name)
-            result += ' 0,'
-        
-        if self.ltype == 'PB_LTYPE_SUBMESSAGE':
-            result += '\n    &%s_fields}' % self.submsgname
-        elif self.default is None or self.htype == 'PB_HTYPE_CALLBACK':
-            result += ' 0}'
+        if self.pbtype == 'MESSAGE':
+            result += '&%s_fields)' % self.submsgname
+        elif self.default is None:
+            result += '0)'
+        elif self.pbtype in ['BYTES', 'STRING'] and self.allocation != 'STATIC':
+            result += '0)' # Arbitrary size default values not implemented
         else:
-            result += '\n    &%s_default}' % (self.struct_name + self.name)
+            result += '&%s_default)' % (self.struct_name + self.name)
         
         return result
     
     def largest_field_value(self):
         '''Determine if this field needs 16bit or 32bit pb_field_t structure to compile properly.
         Returns numeric value or a C-expression for assert.'''
-        if self.ltype == 'PB_LTYPE_SUBMESSAGE':
-            if self.htype == 'PB_HTYPE_ARRAY':
+        if self.pbtype == 'MESSAGE':
+            if self.rules == 'REPEATED' and self.allocation == 'STATIC':
                 return 'pb_membersize(%s, %s[0])' % (self.struct_name, self.name)
             else:
                 return 'pb_membersize(%s, %s)' % (self.struct_name, self.name)
 
         return max(self.tag, self.max_size, self.max_count)        
 
+    def encoded_size(self, allmsgs):
+        '''Return the maximum size that this field can take when encoded,
+        including the field tag. If the size cannot be determined, returns
+        None.'''
+        
+        if self.allocation != 'STATIC':
+            return None
+        
+        if self.pbtype == 'MESSAGE':
+            for msg in allmsgs:
+                if msg.name == self.submsgname:
+                    encsize = msg.encoded_size(allmsgs)
+                    if encsize is None:
+                        return None # Submessage size is indeterminate
+                        
+                    # Include submessage length prefix
+                    encsize += varint_max_size(encsize.upperlimit())
+                    break
+            else:
+                # Submessage cannot be found, this currently occurs when
+                # the submessage type is defined in a different file.
+                # Instead of direct numeric value, reference the size that
+                # has been #defined in the other file.
+                encsize = EncodedSize(self.submsgname + 'size')
+
+                # We will have to make a conservative assumption on the length
+                # prefix size, though.
+                encsize += 5
+
+        elif self.enc_size is None:
+            raise RuntimeError("Could not determine encoded size for %s.%s"
+                               % (self.struct_name, self.name))
+        else:
+            encsize = EncodedSize(self.enc_size)
+        
+        encsize += varint_max_size(self.tag << 3) # Tag + wire type
+
+        if self.rules == 'REPEATED':
+            # Decoders must be always able to handle unpacked arrays.
+            # Therefore we have to reserve space for it, even though
+            # we emit packed arrays ourselves.
+            encsize *= self.max_count
+        
+        return encsize
+
+
+class ExtensionRange(Field):
+    def __init__(self, struct_name, range_start, field_options):
+        '''Implements a special pb_extension_t* field in an extensible message
+        structure. The range_start signifies the index at which the extensions
+        start. Not necessarily all tags above this are extensions, it is merely
+        a speed optimization.
+        '''
+        self.tag = range_start
+        self.struct_name = struct_name
+        self.name = 'extensions'
+        self.pbtype = 'EXTENSION'
+        self.rules = 'OPTIONAL'
+        self.allocation = 'CALLBACK'
+        self.ctype = 'pb_extension_t'
+        self.array_decl = ''
+        self.default = None
+        self.max_size = 0
+        self.max_count = 0
+        
+    def __str__(self):
+        return '    pb_extension_t *extensions;'
+    
+    def types(self):
+        return None
+    
+    def tags(self):
+        return ''
+        
+    def encoded_size(self, allmsgs):
+        # We exclude extensions from the count, because they cannot be known
+        # until runtime. Other option would be to return None here, but this
+        # way the value remains useful if extensions are not used.
+        return EncodedSize(0)
+
+class ExtensionField(Field):
+    def __init__(self, struct_name, desc, field_options):
+        self.fullname = struct_name + desc.name
+        self.extendee_name = names_from_type_name(desc.extendee)
+        Field.__init__(self, self.fullname + 'struct', desc, field_options)
+        
+        if self.rules != 'OPTIONAL':
+            self.skip = True
+        else:
+            self.skip = False
+            self.rules = 'OPTEXT'
+
+    def tags(self):
+        '''Return the #define for the tag number of this field.'''
+        identifier = '%s_tag' % self.fullname
+        return '#define %-40s %d\n' % (identifier, self.tag)
+
+    def extension_decl(self):
+        '''Declaration of the extension type in the .pb.h file'''
+        if self.skip:
+            msg = '/* Extension field %s was skipped because only "optional"\n' % self.fullname
+            msg +='   type of extension fields is currently supported. */\n'
+            return msg
+        
+        return 'extern const pb_extension_type_t %s;\n' % self.fullname
+
+    def extension_def(self):
+        '''Definition of the extension type in the .pb.c file'''
+
+        if self.skip:
+            return ''
+
+        result  = 'typedef struct {\n'
+        result += str(self)
+        result += '\n} %s;\n\n' % self.struct_name
+        result += ('static const pb_field_t %s_field = \n  %s;\n\n' %
+                    (self.fullname, self.pb_field_t(None)))
+        result += 'const pb_extension_type_t %s = {\n' % self.fullname
+        result += '    NULL,\n'
+        result += '    NULL,\n'
+        result += '    &%s_field\n' % self.fullname
+        result += '};\n'
+        return result
+
+
+# ---------------------------------------------------------------------------
+#                   Generation of messages (structures)
+# ---------------------------------------------------------------------------
+
 
 class Message:
-    def __init__(self, names, desc):
+    def __init__(self, names, desc, message_options):
         self.name = names
-        self.fields = [Field(self.name, f) for f in desc.field]
+        self.fields = []
+        
+        for f in desc.field:
+            field_options = get_nanopb_suboptions(f, message_options, self.name + f.name)
+            if field_options.type != nanopb_pb2.FT_IGNORE:
+                self.fields.append(Field(self.name, f, field_options))
+        
+        if len(desc.extension_range) > 0:
+            field_options = get_nanopb_suboptions(desc, message_options, self.name + 'extensions')
+            range_start = min([r.start for r in desc.extension_range])
+            if field_options.type != nanopb_pb2.FT_IGNORE:
+                self.fields.append(ExtensionRange(self.name, range_start, field_options))
+        
+        self.packed = message_options.packed_struct
         self.ordered_fields = self.fields[:]
         self.ordered_fields.sort()
 
@@ -277,8 +507,24 @@ class Message:
     
     def __str__(self):
         result = 'typedef struct _%s {\n' % self.name
+
+        if not self.ordered_fields:
+            # Empty structs are not allowed in C standard.
+            # Therefore add a dummy field if an empty message occurs.
+            result += '    uint8_t dummy_field;'
+
         result += '\n'.join([str(f) for f in self.ordered_fields])
-        result += '\n} %s;' % self.name
+        result += '\n}'
+        
+        if self.packed:
+            result += ' pb_packed'
+        
+        result += ' %s;' % self.name
+        
+        if self.packed:
+            result = 'PB_PACKED_STRUCT_START\n' + result
+            result += '\nPB_PACKED_STRUCT_END'
+        
         return result
     
     def types(self):
@@ -307,12 +553,31 @@ class Message:
         prev = None
         for field in self.ordered_fields:
             result += field.pb_field_t(prev)
-            result += ',\n\n'
+            result += ',\n'
             prev = field.name
         
         result += '    PB_LAST_FIELD\n};'
         return result
 
+    def encoded_size(self, allmsgs):
+        '''Return the maximum size that this message can take when encoded.
+        If the size cannot be determined, returns None.
+        '''
+        size = EncodedSize(0)
+        for field in self.fields:
+            fsize = field.encoded_size(allmsgs)
+            if fsize is None:
+                return None
+            size += fsize
+        
+        return size
+
+
+# ---------------------------------------------------------------------------
+#                    Processing of entire .proto files
+# ---------------------------------------------------------------------------
+
+
 def iterate_messages(desc, names = Names()):
     '''Recursively find all messages. For each, yield name, DescriptorProto.'''
     if hasattr(desc, 'message_type'):
@@ -327,11 +592,23 @@ def iterate_messages(desc, names = Names()):
         for x in iterate_messages(submsg, sub_names):
             yield x
 
-def parse_file(fdesc):
-    '''Takes a FileDescriptorProto and returns tuple (enum, messages).'''
+def iterate_extensions(desc, names = Names()):
+    '''Recursively find all extensions.
+    For each, yield name, FieldDescriptorProto.
+    '''
+    for extension in desc.extension:
+        yield names, extension
+
+    for subname, subdesc in iterate_messages(desc, names):
+        for extension in subdesc.extension:
+            yield subname, extension
+
+def parse_file(fdesc, file_options):
+    '''Takes a FileDescriptorProto and returns tuple (enums, messages, extensions).'''
     
     enums = []
     messages = []
+    extensions = []
     
     if fdesc.package:
         base_name = Names(fdesc.package.split('.'))
@@ -339,14 +616,31 @@ def parse_file(fdesc):
         base_name = Names()
     
     for enum in fdesc.enum_type:
-        enums.append(Enum(base_name, enum))
+        enum_options = get_nanopb_suboptions(enum, file_options, base_name + enum.name)
+        enums.append(Enum(base_name, enum, enum_options))
     
     for names, message in iterate_messages(fdesc, base_name):
-        messages.append(Message(names, message))
+        message_options = get_nanopb_suboptions(message, file_options, names)
+        messages.append(Message(names, message, message_options))
         for enum in message.enum_type:
-            enums.append(Enum(names, enum))
+            enum_options = get_nanopb_suboptions(enum, message_options, names + enum.name)
+            enums.append(Enum(names, enum, enum_options))
+    
+    for names, extension in iterate_extensions(fdesc, base_name):
+        field_options = get_nanopb_suboptions(extension, file_options, names)
+        if field_options.type != nanopb_pb2.FT_IGNORE:
+            extensions.append(ExtensionField(names, extension, field_options))
     
-    return enums, messages
+    # Fix field default values where enum short names are used.
+    for enum in enums:
+        if not enum.options.long_names:
+            for message in messages:
+                for field in message.fields:
+                    if field.default in enum.value_longnames:
+                        idx = enum.value_longnames.index(field.default)
+                        field.default = enum.values[idx][0]
+    
+    return enums, messages, extensions
 
 def toposort2(data):
     '''Topological sort.
@@ -379,22 +673,42 @@ def sort_dependencies(messages):
         if msgname in message_by_name:
             yield message_by_name[msgname]
 
-def generate_header(dependencies, headername, enums, messages):
+def make_identifier(headername):
+    '''Make #ifndef identifier that contains uppercase A-Z and digits 0-9'''
+    result = ""
+    for c in headername.upper():
+        if c.isalnum():
+            result += c
+        else:
+            result += '_'
+    return result
+
+def generate_header(dependencies, headername, enums, messages, extensions, options):
     '''Generate content for a header file.
     Generates strings, which should be concatenated and stored to file.
     '''
     
     yield '/* Automatically generated nanopb header */\n'
+    yield '/* Generated by %s at %s. */\n\n' % (nanopb_version, time.asctime())
     
-    symbol = headername.replace('.', '_').upper()
+    symbol = make_identifier(headername)
     yield '#ifndef _PB_%s_\n' % symbol
     yield '#define _PB_%s_\n' % symbol
-    yield '#include <pb.h>\n\n'
+    try:
+        yield options.libformat % ('pb.h')
+    except TypeError:
+        # no %s specified - use whatever was passed in as options.libformat
+        yield options.libformat
+    yield '\n'
     
     for dependency in dependencies:
         noext = os.path.splitext(dependency)[0]
-        yield '#include "%s.pb.h"\n' % noext
-    yield '\n'
+        yield options.genformat % (noext + '.' + options.extension + '.h')
+        yield '\n'
+
+    yield '#ifdef __cplusplus\n'
+    yield 'extern "C" {\n'
+    yield '#endif\n\n'
     
     yield '/* Enum definitions */\n'
     for enum in enums:
@@ -404,18 +718,68 @@ def generate_header(dependencies, headername, enums, messages):
     for msg in sort_dependencies(messages):
         yield msg.types()
         yield str(msg) + '\n\n'
+    
+    if extensions:
+        yield '/* Extensions */\n'
+        for extension in extensions:
+            yield extension.extension_decl()
+        yield '\n'
         
     yield '/* Default values for struct fields */\n'
     for msg in messages:
         yield msg.default_decl(True)
     yield '\n'
     
+    yield '/* Field tags (for use in manual encoding/decoding) */\n'
+    for msg in sort_dependencies(messages):
+        for field in msg.fields:
+            yield field.tags()
+    for extension in extensions:
+        yield extension.tags()
+    yield '\n'
+    
     yield '/* Struct field encoding specification for nanopb */\n'
     for msg in messages:
         yield msg.fields_declaration() + '\n'
+    yield '\n'
+    
+    yield '/* Maximum encoded size of messages (where known) */\n'
+    for msg in messages:
+        msize = msg.encoded_size(messages)
+        if msize is not None:
+            identifier = '%s_size' % msg.name
+            yield '#define %-40s %s\n' % (identifier, msize)
+    yield '\n'
+    
+    yield '#ifdef __cplusplus\n'
+    yield '} /* extern "C" */\n'
+    yield '#endif\n'
+    
+    # End of header
+    yield '\n#endif\n'
+
+def generate_source(headername, enums, messages, extensions, options):
+    '''Generate content for a source file.'''
+    
+    yield '/* Automatically generated nanopb constant definitions */\n'
+    yield '/* Generated by %s at %s. */\n\n' % (nanopb_version, time.asctime())
+    yield options.genformat % (headername)
+    yield '\n'
     
+    for msg in messages:
+        yield msg.default_decl(False)
+    
+    yield '\n\n'
+    
+    for msg in messages:
+        yield msg.fields_definition() + '\n\n'
+    
+    for ext in extensions:
+        yield ext.extension_def() + '\n'
+        
+    # Add checks for numeric limits
     if messages:
-        count_required_fields = lambda m: len([f for f in msg.fields if f.htype == 'PB_HTYPE_REQUIRED'])
+        count_required_fields = lambda m: len([f for f in msg.fields if f.rules == 'REQUIRED'])
         largest_msg = max(messages, key = count_required_fields)
         largest_count = count_required_fields(largest_msg)
         if largest_count > 64:
@@ -428,7 +792,9 @@ def generate_header(dependencies, headername, enums, messages):
     worst = 0
     worst_field = ''
     checks = []
+    checks_msgnames = []
     for msg in messages:
+        checks_msgnames.append(msg.name)
         for field in msg.fields:
             status = field.largest_field_value()
             if isinstance(status, (str, unicode)):
@@ -446,7 +812,8 @@ def generate_header(dependencies, headername, enums, messages):
                 yield '#error Field descriptor for %s is too large. Define PB_FIELD_16BIT to fix this.\n' % worst_field
             else:
                 assertion = ' && '.join(str(c) + ' < 256' for c in checks)
-                yield 'STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_16BIT)\n' % assertion
+                msgs = '_'.join(str(n) for n in checks_msgnames)
+                yield 'STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_16BIT_FOR_MESSAGES_%s)\n'%(assertion,msgs)
             yield '#endif\n\n'
         
         if worst > 65535 or checks:
@@ -455,59 +822,247 @@ def generate_header(dependencies, headername, enums, messages):
                 yield '#error Field descriptor for %s is too large. Define PB_FIELD_32BIT to fix this.\n' % worst_field
             else:
                 assertion = ' && '.join(str(c) + ' < 65536' for c in checks)
-                yield 'STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_32BIT)\n' % assertion
+                msgs = '_'.join(str(n) for n in checks_msgnames)
+                yield 'STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_32BIT_FOR_MESSAGES_%s)\n'%(assertion,msgs)
             yield '#endif\n'
     
-    # End of header
-    yield '\n#endif\n'
+    # Add check for sizeof(double)
+    has_double = False
+    for msg in messages:
+        for field in msg.fields:
+            if field.ctype == 'double':
+                has_double = True
+    
+    if has_double:
+        yield '\n'
+        yield '/* On some platforms (such as AVR), double is really float.\n'
+        yield ' * These are not directly supported by nanopb, but see example_avr_double.\n'
+        yield ' * To get rid of this error, remove any double fields from your .proto.\n'
+        yield ' */\n'
+        yield 'STATIC_ASSERT(sizeof(double) == 8, DOUBLE_MUST_BE_8_BYTES)\n'
+    
+    yield '\n'
 
-def generate_source(headername, enums, messages):
-    '''Generate content for a source file.'''
+# ---------------------------------------------------------------------------
+#                    Options parsing for the .proto files
+# ---------------------------------------------------------------------------
+
+from fnmatch import fnmatch
+
+def read_options_file(infile):
+    '''Parse a separate options file to list:
+        [(namemask, options), ...]
+    '''
+    results = []
+    for line in infile:
+        line = line.strip()
+        if not line or line.startswith('//') or line.startswith('#'):
+            continue
+        
+        parts = line.split(None, 1)
+        opts = nanopb_pb2.NanoPBOptions()
+        text_format.Merge(parts[1], opts)
+        results.append((parts[0], opts))
+
+    return results
+
+class Globals:
+    '''Ugly global variables, should find a good way to pass these.'''
+    verbose_options = False
+    separate_options = []
+
+def get_nanopb_suboptions(subdesc, options, name):
+    '''Get copy of options, and merge information from subdesc.'''
+    new_options = nanopb_pb2.NanoPBOptions()
+    new_options.CopyFrom(options)
     
-    yield '/* Automatically generated nanopb constant definitions */\n'
-    yield '#include "%s"\n\n' % headername
+    # Handle options defined in a separate file
+    dotname = '.'.join(name.parts)
+    for namemask, options in Globals.separate_options:
+        if fnmatch(dotname, namemask):
+            new_options.MergeFrom(options)
     
-    for msg in messages:
-        yield msg.default_decl(False)
+    # Handle options defined in .proto
+    if isinstance(subdesc.options, descriptor.FieldOptions):
+        ext_type = nanopb_pb2.nanopb
+    elif isinstance(subdesc.options, descriptor.FileOptions):
+        ext_type = nanopb_pb2.nanopb_fileopt
+    elif isinstance(subdesc.options, descriptor.MessageOptions):
+        ext_type = nanopb_pb2.nanopb_msgopt
+    elif isinstance(subdesc.options, descriptor.EnumOptions):
+        ext_type = nanopb_pb2.nanopb_enumopt
+    else:
+        raise Exception("Unknown options type")
     
-    yield '\n\n'
+    if subdesc.options.HasExtension(ext_type):
+        ext = subdesc.options.Extensions[ext_type]
+        new_options.MergeFrom(ext)
     
-    for msg in messages:
-        yield msg.fields_definition() + '\n\n'
+    if Globals.verbose_options:
+        print "Options for " + dotname + ":"
+        print text_format.MessageToString(new_options)
+    
+    return new_options
 
-if __name__ == '__main__':
-    import sys
-    import os.path
+
+# ---------------------------------------------------------------------------
+#                         Command line interface
+# ---------------------------------------------------------------------------
+
+import sys
+import os.path    
+from optparse import OptionParser
+
+optparser = OptionParser(
+    usage = "Usage: nanopb_generator.py [options] file.pb ...",
+    epilog = "Compile file.pb from file.proto by: 'protoc -ofile.pb file.proto'. " +
+             "Output will be written to file.pb.h and file.pb.c.")
+optparser.add_option("-x", dest="exclude", metavar="FILE", action="append", default=[],
+    help="Exclude file from generated #include list.")
+optparser.add_option("-e", "--extension", dest="extension", metavar="EXTENSION", default="pb",
+    help="Set extension to use instead of 'pb' for generated files. [default: %default]")
+optparser.add_option("-f", "--options-file", dest="options_file", metavar="FILE", default="%s.options",
+    help="Set name of a separate generator options file.")
+optparser.add_option("-Q", "--generated-include-format", dest="genformat",
+    metavar="FORMAT", default='#include "%s"\n',
+    help="Set format string to use for including other .pb.h files. [default: %default]")
+optparser.add_option("-L", "--library-include-format", dest="libformat",
+    metavar="FORMAT", default='#include <%s>\n',
+    help="Set format string to use for including the nanopb pb.h header. [default: %default]")
+optparser.add_option("-q", "--quiet", dest="quiet", action="store_true", default=False,
+    help="Don't print anything except errors.")
+optparser.add_option("-v", "--verbose", dest="verbose", action="store_true", default=False,
+    help="Print more information.")
+optparser.add_option("-s", dest="settings", metavar="OPTION:VALUE", action="append", default=[],
+    help="Set generator option (max_size, max_count etc.).")
+
+def process_file(filename, fdesc, options):
+    '''Process a single file.
+    filename: The full path to the .proto or .pb source file, as string.
+    fdesc: The loaded FileDescriptorSet, or None to read from the input file.
+    options: Command line options as they come from OptionsParser.
     
-    if len(sys.argv) != 2:
-        print "Usage: " + sys.argv[0] + " file.pb"
-        print "where file.pb has been compiled from .proto by:"
-        print "protoc -ofile.pb file.proto"
-        print "Output fill be written to file.pb.h and file.pb.c"
-        sys.exit(1)
+    Returns a dict:
+        {'headername': Name of header file,
+         'headerdata': Data for the .h header file,
+         'sourcename': Name of the source code file,
+         'sourcedata': Data for the .c source code file
+        }
+    '''
+    toplevel_options = nanopb_pb2.NanoPBOptions()
+    for s in options.settings:
+        text_format.Merge(s, toplevel_options)
     
-    data = open(sys.argv[1], 'rb').read()
-    fdesc = descriptor.FileDescriptorSet.FromString(data)
-    enums, messages = parse_file(fdesc.file[0])
+    if not fdesc:
+        data = open(filename, 'rb').read()
+        fdesc = descriptor.FileDescriptorSet.FromString(data).file[0]
     
-    noext = os.path.splitext(sys.argv[1])[0]
-    headername = noext + '.pb.h'
-    sourcename = noext + '.pb.c'
-    headerbasename = os.path.basename(headername)
+    # Check if there is a separate .options file
+    try:
+        optfilename = options.options_file % os.path.splitext(filename)[0]
+    except TypeError:
+        # No %s specified, use the filename as-is
+        optfilename = options.options_file
+    
+    if options.verbose:
+        print 'Reading options from ' + optfilename
+    
+    if os.path.isfile(optfilename):
+        Globals.separate_options = read_options_file(open(optfilename, "rU"))
+    else:
+        Globals.separate_options = []
+    
+    # Parse the file
+    file_options = get_nanopb_suboptions(fdesc, toplevel_options, Names([filename]))
+    enums, messages, extensions = parse_file(fdesc, file_options)
     
-    print "Writing to " + headername + " and " + sourcename
+    # Decide the file names
+    noext = os.path.splitext(filename)[0]
+    headername = noext + '.' + options.extension + '.h'
+    sourcename = noext + '.' + options.extension + '.c'
+    headerbasename = os.path.basename(headername)
     
     # List of .proto files that should not be included in the C header file
     # even if they are mentioned in the source .proto.
-    excludes = ['nanopb.proto', 'google/protobuf/descriptor.proto']
-    dependencies = [d for d in fdesc.file[0].dependency if d not in excludes]
+    excludes = ['nanopb.proto', 'google/protobuf/descriptor.proto'] + options.exclude
+    dependencies = [d for d in fdesc.dependency if d not in excludes]
     
-    header = open(headername, 'w')
-    for part in generate_header(dependencies, headerbasename, enums, messages):
-        header.write(part)
+    headerdata = ''.join(generate_header(dependencies, headerbasename, enums,
+                                         messages, extensions, options))
 
-    source = open(sourcename, 'w')
-    for part in generate_source(headerbasename, enums, messages):
-        source.write(part)
+    sourcedata = ''.join(generate_source(headerbasename, enums,
+                                         messages, extensions, options))
 
+    return {'headername': headername, 'headerdata': headerdata,
+            'sourcename': sourcename, 'sourcedata': sourcedata}
+    
+def main_cli():
+    '''Main function when invoked directly from the command line.'''
+    
+    options, filenames = optparser.parse_args()
+    
+    if not filenames:
+        optparser.print_help()
+        sys.exit(1)
     
+    if options.quiet:
+        options.verbose = False
+
+    Globals.verbose_options = options.verbose
+    
+    for filename in filenames:
+        results = process_file(filename, None, options)
+        
+        if not options.quiet:
+            print "Writing to " + results['headername'] + " and " + results['sourcename']
+    
+        open(results['headername'], 'w').write(results['headerdata'])
+        open(results['sourcename'], 'w').write(results['sourcedata'])        
+
+def main_plugin():
+    '''Main function when invoked as a protoc plugin.'''
+
+    import sys
+    if sys.platform == "win32":
+        import os, msvcrt
+        # Set stdin and stdout to binary mode
+        msvcrt.setmode(sys.stdin.fileno(), os.O_BINARY)
+        msvcrt.setmode(sys.stdout.fileno(), os.O_BINARY)
+    
+    import proto.plugin_pb2 as plugin_pb2
+    data = sys.stdin.read()
+    request = plugin_pb2.CodeGeneratorRequest.FromString(data)
+    
+    import shlex
+    args = shlex.split(request.parameter)
+    options, dummy = optparser.parse_args(args)
+    
+    # We can't go printing stuff to stdout
+    Globals.verbose_options = False
+    options.verbose = False
+    options.quiet = True
+    
+    response = plugin_pb2.CodeGeneratorResponse()
+    
+    for filename in request.file_to_generate:
+        for fdesc in request.proto_file:
+            if fdesc.name == filename:
+                results = process_file(filename, fdesc, options)
+                
+                f = response.file.add()
+                f.name = results['headername']
+                f.content = results['headerdata']
+
+                f = response.file.add()
+                f.name = results['sourcename']
+                f.content = results['sourcedata']    
+    
+    sys.stdout.write(response.SerializeToString())
+
+if __name__ == '__main__':
+    # Check if we are running as a plugin under protoc
+    if 'protoc-gen-' in sys.argv[0] or '--protoc-plugin' in sys.argv:
+        main_plugin()
+    else:
+        main_cli()
+