串口通信中的int float型数据的处理和发送
2011-10-18 20:13
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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char(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float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long型数据时还比较简单,一个int型数据是16位,long是32位,把int型/long型数据变成2/4个char型数据发送出去就可以了,程序如下
void long_char(unsigned long l,unsigned char *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float型数据时稍微有些复杂。下面简单介绍下float型数据在内存中的存储方式(double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(Sign) : 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
float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:1110110.1。用二进制的科学计数法表示1000.01可以表示为1.00001*
,1110110.1可以表示为1.1101101*
,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23bit的尾数部分,可以表示的精度却变成了24bit,道理就是在这里,那24bit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4bit能精确十进制中的1位小数点,24bit就能使float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:0100001011101101000000000000,首先我们现将该数据分段,0 10000 0101 110 1101 0000 0000 0000 0000,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:1.1101101*
=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float型数据在内存中的存储方式后能够知道如何发送float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keil中数据的排放格式是大端模式):
void float_char(float f,unsigned char *s)
{
unsigned char *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IEEE754结构的原始数据,也就是float型数据在内存中存放的值,如果需要得到这个float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;
unsigned char dat[4];
}r1;
r1.d = f;
*s = r1.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float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:
void long_char(unsigned long l,unsigned char *s)
{
union change
{
long d;
unsigned char dat[4];
}r1;
r1.d = l;
*s = r1.dat[0];
*(s+1) = r1.dat[1];
*(s+2) = r1.dat[2];
*(s+3) = r1.dat[3];
}
同时,还有一种内存操作函数/调用库函数的方法,但这种方法对编译器要求过高,在这里就不介绍了。
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long型数据时还比较简单,一个int型数据是16位,long是32位,把int型/long型数据变成2/4个char型数据发送出去就可以了,程序如下
void long_char(unsigned long l,unsigned char *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float型数据时稍微有些复杂。下面简单介绍下float型数据在内存中的存储方式(double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(Sign) : 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
float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:1110110.1。用二进制的科学计数法表示1000.01可以表示为1.00001*
,1110110.1可以表示为1.1101101*
,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23bit的尾数部分,可以表示的精度却变成了24bit,道理就是在这里,那24bit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4bit能精确十进制中的1位小数点,24bit就能使float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:0100001011101101000000000000,首先我们现将该数据分段,0 10000 0101 110 1101 0000 0000 0000 0000,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:1.1101101*
=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float型数据在内存中的存储方式后能够知道如何发送float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keil中数据的排放格式是大端模式):
void float_char(float f,unsigned char *s)
{
unsigned char *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IEEE754结构的原始数据,也就是float型数据在内存中存放的值,如果需要得到这个float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;
unsigned char dat[4];
}r1;
r1.d = f;
*s = r1.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float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:
void long_char(unsigned long l,unsigned char *s)
{
union change
{
long d;
unsigned char dat[4];
}r1;
r1.d = l;
*s = r1.dat[0];
*(s+1) = r1.dat[1];
*(s+2) = r1.dat[2];
*(s+3) = r1.dat[3];
}
同时,还有一种内存操作函数/调用库函数的方法,但这种方法对编译器要求过高,在这里就不介绍了。
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