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单片机大小端转换的几点小技巧

jf_pJlTbmA9 来源:嵌入式专栏 作者:嵌入式专栏 2023-09-18 10:58 次阅读

大小端及字节序在嵌入式软件开发过程中经常会遇到,数据传输、存储、通信等这些地方都会牵涉到,下面就来给大家分享一下相关知识。

回顾字节序

字节序,即字节在电脑中存放时的序列与输入(输出)时的序列是先到的在前还是后到的在前。
---来自百度百科

拿数据 0x01020304为例:

在大端CPU中:数据将存储为0x01(address + 0),0x02(address + 1),0x03(address + 2),0x04(address + 3)。

在小端CPU中:数据将存储为0x04(address + 0),0x03(address + 1),0x02(address + 2),0x01(address + 3)。

wKgZomUD6pGAGoQNAACWk_PhUKU469.jpg

如果你的程序使用简单的数据结构(例如“ int”和“ short”),则没有什么麻烦。但是,如果数据结构类似于以下示例,则可能会遇到问题。

union {
 unsigned int dat;
 unsigned char c[4]; 
}X;

void foo( ) {
 int t0;
 X.dat = 0x01020304;
 t0 = X.c[0];
 ・・・
}

在大端 CPU 中编译并执行此代码时, t0”的值为0x01。在小端CPU中, t0”的值为0x04。

那么问题来了:要想使存储顺序从大端,变为小端,怎么办呢?

方法其实有很多种,这里讲讲针对IAR的两种方法:

使用__big_endian关键字。

使用__REV, __REV16, __REVSH, RBIT函数。

使用__big_endian关键字

IAR中__big_endian关键字提供了一种方便的方式来将应用程序从big-endian移植到little-endian。

__big_endian关键字用于访问以big-endian字节顺序存储的变量,而与应用程序其余部分使用的字节顺序无关。在ARMv6或更高版本进行编译时,可以使用__big_endian关键字。

只需添加__big_endian关键字即可,如:

____big_endian union {
 unsigned int dat;
 unsigned char c[4]; 
}X;

void foo( ) {
int t0;
X.dat = 0x01020304;
t0 = X.c[0];
・・・
}

修改后的代码在低位字节CPU中编译和执行,变量“ t0”为0x01。

注意:此关键字不能用于指针。同样,此属性不能在数组上使用。

同时,关键字__big_endian插入REV指令以交换字节数据,REV指令的插入会影响代码大小和执行时间。

wKgaomUD6pKAa1p_AALai85Y_1A869.png

关键字具有限制,不能应用于复杂的数据结构,比如以下代码会生成错误:

__big_endian
union {
 unsigned long dat;
 unsigned char c[4];
 struct {
 unsigned long a0: 1;
 unsigned long a1: 1;
 unsigned long a2: 2;
 unsigned long a3: 4;
 unsigned long a4: 8;
 unsigned long a5: 16;
 }s;
} f1_dat2;

使用__REV, __REV16, __REVSH, RBIT函数

大端和小端之间的字节顺序差异只是顺序,因此我们需要做的是更改字节顺序,我们再次以变量0x01020304为例:

wKgaomUD6pSAaFzgAADg91L_Fr0357.png

我们可以通过代码实现交换功能,比如:

typedef unsigned long uint32_t;
uint32_t bswap_32(uint32_t x) {
uint32_t t = x;
uint32_t s;
s = ( (((uint32_t)(t)   (uint32_t)0x000000ffUL) << 24) |
    (((uint32_t)(t)   (uint32_t)0x0000ff00UL) << 8) | 
     (((uint32_t)(t)   (uint32_t)0x00ff0000UL) >> 8) | 
 (((uint32_t)(t)   (uint32_t)0xff000000UL) >> 24) );
 return s; 
}

通过这种方式实现,将导致消耗更多时间和代码大小。

在C代码中,我们通常编写内联汇编代码实现交换。IAR有种内部函数可以实现该功能。

比如下面交换功能:

wKgZomUD6pWATH9DAAICgU2p4J8844.png

代码如下:

#include 
void x1( void ) {
s2 = __REV(s1);
s3 = __REV16(s1);
s4 = __REVSH(s1);
}

以上就是在IAR中实现大小端字节序的迁移方法,感兴趣的读者可以在IAR中编码测试一下。

来源:嵌入式专栏

审核编辑:汤梓红

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