串口通信中整型和浮点型数据的处理和发送
在做下位机通信时往往会用到串口包括下位机将数据传输给上位机或者是下位机与下位机之间进行数据传输这时候就会遇到发送数据的问题单片机通过串口发送数据时往往是一次一个字节8位如果传输c har 8位型数据则很好办只需要直接发送就可以了但是在发送int型数据和flo at型数据时就会稍微有些复杂。
下面就以常用的8位单片机89c51为例来进行说明。
当发送int型或lo ng型数据时还比较简单一个int型数据是16位 lo ng是32位把int型/lo ng型数据变成2/4个c har型数据发送出去就可以了程序如下vo id lo ng_char(uns igned lo ng l,uns igned c har*s)
{
*s=l>>24;
*(s+1)=l>>16;
*(s+2)=l>>8;
*(s+3)=l;
}
在串口助手上就可以接收到相应的long型数据了。
当发送flo at型数据时稍微有些复杂。下面简单介绍下flo a t型数据在内存中的存储方式doub le类似 以下部分参考了别人的博客。float遵从的是IEEE R32.24在存储中都分为三个部分
1.符号位(S ign) :0代表正 1代表为负
2.指数位Exponent :用于存储科学计数法中的指数数据并且采用移位存储
3.尾数部分Mantissa尾数部分flo at的存储方式如下图所示
R32.24和R64.53的存储方式都是用科学计数法来存储数据的比如8.25用十进制的科学计数法表示就为:8.25*,而120.5可以表示为:1.205*
而计算机根本不认识十进制的数据他只认识0 1所以在计算机存储中首先要将上面的数更改为二进制的科学计数法表示 8.25用二进制表示可表示为
1000.01,120.5用二进制表示为 .1。用二进制的科学计数法表示1000.01可以表
示为1.00001*,.1可以表示为1.*,任何一个数都的科学计数法表示都为
1.xxx*,尾数部分就可以表示为xxxx,第一位都是1所以可以将小数点前面的1省略所以23 b it的尾数部分可以表示的精度却变成了24b it道理就是在这里那24 b it能精确到小数点后几位呢我们知道9的二进制表示为1001 所以4b it能精确十进制中的1位小数点 24b it就能使flo at能精确到小数点后6位而对于指数部分 因为指数可正可负 8位的指数位能表示的指数范围就应该为:-127-128了所以指数部分的存储采用移位存储 存储的数据为元数据127下面就看看8.25和120.5在内存中真正的存储方式。
首先看下8.25用二进制的科学计数法表示为:1.00001*
按照上面的存储方式符号位为:0表示为正指数位为:3 127=130,位数部分为,故8.25的存储方式如下图所示:
而单精度浮点数120.5的存储方式如下图所示:
那么如果给出内存中一段数据并且告诉你是单精度存储的话你如何知道该数据的十进制数值呢其实就是对上面的反推过程比如给出如下内存数据 首先我们现将该数据分段 0100000101 11011010000000000000000在内存中
的存储就为下图所示
根据我们的计算方式可以计算出这样一组数据表示为:1.*=120.5而双精度浮点数的存储和单精度的存储大同小异不同的是指数部分和尾数部分的位数。
介绍完了flo at型数据在内存中的存储方式后能够知道如何发送flo at型数据了直接按照int型类似的发送肯定是不行的这就需要采用指针的方法在ke il中数据的排放格式是大端模式void float_char(float f,unsigned char*s)
{uns igned c har*p;p=(unsigned char*)&f;
*s=*p;
*(s+1)=*(p+1);
*(s+2)=*(p+2);
*(s+3)=*(p+3);
}
通过这种方法把数组s发送出去在接受端接受到的就是标准的I E E E754结构的原始数据也就是flo at型数据在内存中存放的值如果需要得到这个flo at型数据的值还需要进行一个转换。
这种方法比较简单明了这时候的串口接收端可以用现成的不需要自己编写。
还可以采用共用体的方法如果采用共用体时串口的接收端软件需要自己编写。
我们知道共用体可以使不同的数据类型来共享相同的地址空间所以程序如下void float_char(float f,unsigned char*s)
{union change
{float d;uns igned char dat[4];
}r1;r1.d=f;
*s=r 1.dat[0];
*(s+1)=r1.dat[1];
*(s+2)=r1.dat[2];
*(s+3)=r1.dat[3];
}
接收端采用同样的程序编写就可以得到flo at型数据的值了不再需要其他的转换。类似的传输long型或int型时也可以采用共用体的方法
vo id lo ng_char(uns igned lo ng l,uns igned c har*s){union change
{long d;uns igned char dat[4];
}r1;r1.d=l;
*s=r 1.dat[0];
*(s+1)=r1.dat[1];
*(s+2)=r1.dat[2];
*(s+3)=r1.dat[3];
}
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