微控制器中串列埠如何傳送超過8位的資料
原文中有點小錯誤,做了小更改。
在做下位機通訊時往往會用到串列埠,包括下位機將資料傳輸給上位機,或者是下位機與下位機之間進行資料傳輸,這時候就會遇到傳送資料的問題,微控制器通過串列埠傳送資料時往往是一次一個位元組(8位),如果傳輸char(8位)型資料則很好辦,只需要直接傳送就可以了,但是在傳送int型資料和float型資料時就會稍微有些複雜。
下面就以常用的8位微控制器89c51為例來進行說明。
當傳送int型或long型資料時還比較簡單,一個int型資料是16位,long是32位,把int型/long型資料變成2/4個char型資料傳送出去就可以了,程式如下
void long_char(unsigned long l,unsigned char *s)
{
*s = l>>24;
*(s+1) = l>>16;
*(s+2) = l>>8;
*(s+3) = l;
}
在串列埠助手上就可以接收到相應的long型資料了。
當傳送float型資料時稍微有些複雜。下面簡單介紹下float型資料在記憶體中的儲存方式(double類似,以下部分參考了別人的部落格)。
float遵從的是IEEE R32.24 在儲存中都分為三個部分:
1.符號位(Sign) : 0代表正,1代表為負
2.指數位(Exponent):用於儲存科學計數法中的指數資料,並且採用移位儲存
3.尾數部分(Mantissa):尾數部分
float的儲存方式如下圖所示:
R32.24和R64.53的儲存方式都是用科學計數法來儲存資料的,比如8.25用十進位制的科學計數法表示就為:8.25*,而120.5可以表示為:1.205*
而計算機根本不認識十進位制的資料,他只認識0,1,所以在計算機儲存中,首先要將上面的數更改為二進位制的科學計數法表示,8.25用二進位制表示可表示為1000.01,120.5用二進位制表示為:1110110.1。用二進位制的科學計數法表示1000.01可以表示為1.00001*,1110110.1可以表示為1.1101101*,任何一個數都的科學計數法表示都為1.xxx*,尾數部分就可以表示為xxxx,第一位都是1,所以可以將小數點前面的1省略,所以23bit的尾數部分,可以表示的精度卻變成了24bit,道理就是在這裡,那24bit能精確到小數點後幾位呢,我們知道9的二進位制表示為1001,所以4bit能精確十進位制中的1位小數點,24bit就能使float能精確到小數點後6位,而對於指數部分,因為指數可正可負,8位的指數位能表示的指數範圍就應該為:-127-128了,所以指數部分的儲存採用移位儲存,儲存的資料為元資料 127,下面就看看8.25和120.5在記憶體中真正的儲存方式。
首先看下8.25,用二進位制的科學計數法表示為:1.00001*
按照上面的儲存方式,符號位為:0,表示為正,指數位為:3 127=130 ,位數部分為,故8.25的儲存方式如下:
=======================================
0-1000 0010-0000 1000 0000 0000 0000 000
+-指數為3----尾數部分-------------------------------
而單精度浮點數120.5的儲存方式如下圖所示:
0-1000 0010-1101 1010 0000 0000 0000 000
+-指數為6-----尾數部分
那麼如果給出記憶體中一段資料,並且告訴你是單精度儲存的話,你如何知道該資料的十進位制數值呢?其實就是對上面的反推過程,比如給出如下記憶體資料:0100001011101101000000000000,首先我們現將該資料分段,0 10000 0101 110 1101 0000 0000 0000 0000,在記憶體中的儲存就為下圖所示:
根據我們的計算方式,可以計算出,這樣一組資料表示為:1.1101101*=120.5而雙精度浮點數的儲存和單精度的儲存大同小異,不同的是指數部分和尾數部分的位數。
介紹完了float型資料在記憶體中的儲存方式後能夠知道如何傳送float型資料了,直接按照int型類似的傳送肯定是不行的,這就需要採用指標的方法(在keil中資料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);
}
通過這種方法把陣列s傳送出去,在接受端接受到的就是標準的IEEE754結構的原始資料,也就是float型資料在記憶體中存放的值,如果需要得到這個float型資料的值還需要進行一個轉換。
這種方法比較簡單明瞭,這時候的串列埠接收端可以用現成的,不需要自己編寫。
還可以採用共用體的方法,如果採用共用體時串列埠的接收端軟體需要自己編寫。
我們知道共用體可以使不同的資料型別來共享相同的地址空間,所以程式如下:
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];
}
接收端採用同樣的程式編寫就可以得到float型資料的值了,不再需要其他的轉換。
類似的,傳輸long型或int型時也可以採用共用體的方法:
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];
}
同時,還有一種記憶體操作函式/呼叫庫函式的方法,但這種方法對編譯器要求過高,在這裡就不介紹了。