MCU中的LSB、MSB和大端模式、小端模式
第一章 LSB和MSB1.1 最低有效位(Least Significant Bit, LSB)
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/0953a070a9114356afcb110842785f18.png
红外接收器接收了0x45（0100 0101）之后，怎么将这个数据发送给MCU;
LSB（least significant bit）：最低有效位优先，例如红外通信是以最低有效位发送和接收的
LSB发送的比特顺序： 1010 0010
当接收到按键数据时，红外接收头将数据按照从低到高，一个bit一个bit的将数据发生转发给MCU的GPIO口；
1.1.1 MCU的接收示例
int32_t readIRData(uint8_t *pbuff){
uint32_t timeout; // 超时时间
uint8_t tempData; // 保存临时的1Byte数据
int8_t i, j;
uint8_t *pData = pbuff; // 使用一个指针来指向传递进来的数组
/* 红外通讯协议要求引导码为低电平；
* 如果检测端口有高电平说明错误
*/
if(PAin(8) == 1){
return -1;
}
/* 检测端口低电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PAin(8) == 0){
timeout++;
delay_us(10);
/* 红外接收头需要给端口输入9ms左右的低电平“引导码”
* delay_us(10) * 1000 = 10000us = 10ms
*/
if(timeout >= 1000){
return -2;
}
}
/* 检测端口是高电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PAin(8)){
timeout++;
delay_us(10);
/* 红外接收头需要给端口输入4.5ms左右的高电平“引导码”
* delay_us(10) * 500 = 5000us = 5ms
*/
if(timeout >= 500){
return -3;
}
}
/* 接收红外接收头的4Byte数据 = 地址码 + !地址码 + 功能码 + !功能码 */
for(j = 0; j < 4; j++){
/* 接收红外接收头的1Byte数据 */
tempData = 0;
for(i = 0; i < 8; i++){
/* 检测端口是低电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PAin(8) == 0){
timeout++;
delay_us(10);
/* 红外接收头需要给端口输入0.56ms(0.56ms * 1000 = 560us)左右的低电平时序*/
if(timeout >= 100){
return -4;
}
}
/*
* 借助低电平在延时一段时间，检测再检测高电平还是低电平来判断是0还是1
* 延时只需要在0.56~1.685ms之间即可
* 如果高电平时间为0.56ms表示传输数据0， 1.685ms表示数据1；
*/
delay_us(600);
/* 延时600us后，检测再检测高电平还是低电平
* 如果是高电平，认为红外接收头输入的是数据1，将数据1写入tempData
* 否则tempData已经全部初始化为是0，所以不必理会。
*/
if(PAin(8)){
tempData |= 1 << i;
/* 检测端口是高电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PAin(8)){
timeout++;
delay_us(10);
/* 已经延时了delay_us(600); 现在再延时2ms。
* 总的延时了2.6ms，远远大于1.685ms。所以要报错*/
if(timeout >= 200){
return -5;
}
}
}
}
/* 保存一个字节的数据 */
pData = tempData;
}
/* 红外接收头拉低电平50us,一次通讯结束 */
delay_us(50);
/* 校验数据 */
if((pData + pData) == 0xFF){
if((pData + pData) == 0xFF){
return 0;
}
}
/* 返回错误 */
return -6;
} 1.1.2 MUC接收表示
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/cdac5d8901ea46ab8319679f3efd58c9.png
1.2 最高有效位(Most Significant Bit, MSB)
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/7081ecac83314b05b478ae116590dd44.png
DHT11温湿度传感器一次完备的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式：8bit湿度整数数据 + 8bit湿度小数数据 + 8bit温度整数数据 + 8bit温度小数数据 + 8bit校验和。
数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据 + 8bit湿度小数数据 + 8bit温度整数数据 + 8bit温度小数数据”所得效果的末8位。
温湿度传感器产生了一个字节的数据0xF4（1111 0100）之后，怎么将这个数据发送给MCU;
MSB（Most Significant Bit）：最高有效位优先，例如获取温湿度比特流数据的时间是以最高有效位接收的。
MSB发送的比特顺序： 1111 0100
当传感器产生数据时，DHT11将数据按照从高到低，一个bit一个bit的将数据发生转发给MCU的GPIO口；
1.2.1 MCU的接收示例
int32_t readDHT11(uint8_t *pbuff){
uint32_t timeout; // 超时时间
uint8_t tempData; // 保存临时的1Byte数据
int8_t i, j;
uint8_t *pData = pbuff; // 使用一个指针来指向传递进来的数组
uint16_t check_sum = 0; // 定义一个变量。用于计数效验和
/* 配置端口为输出模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
/* 端口输出低电平 */
PGout(9) = 0;
delay_ms(20);
/* 端口输出高电平 */
PGout(9) = 1;
delay_us(30);
/* 将端口设置为输入模式，准备接受数据 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
/* 检测端口高电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PGin(9)){
timeout++;
delay_us(1);
/* 高电平时间超过4000ms(DHT11数据手持可知道), 认为DHT11设备损坏 */
if(timeout >= 4000){
return -1;
}
}
/* 检测端口低电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PGin(9) == 0){
timeout++;
delay_us(1);
/* DHT11需要给端口输入至少80us的低电平时序*/
if(timeout >= 85){
return -2;
}
}
/* 检测端口是高电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PGin(9)){
timeout++;
delay_us(1);
/* DHT11需要给端口输入至少80us的高电平时序*/
if(timeout >= 85){
return -3;
}
}
/* 接收DHT11的40bit(5Byte)数据 */
for(j = 0; j < 5; j++){
/* 接收DHT11的8bit(1Byte)数据 */
tempData = 0;
for(i = 7; i >= 0; i--){
/* 检测端口是低电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PGin(9) == 0){
timeout++;
delay_us(1);
/* DHT11需要给端口输入至少50us的低电平时序*/
if(timeout >= 60){
return -4;
}
}
/*
* 借助低电平在延时一段时间，检测再检测高电平还是低电平来判断是0还是1
* 延时只需要在28~70us之间即可
* 如果高电平时间为26~28us表示传输数据0， 28~70us范围内表示数据1；
*/
delay_us(40);
/* 延时40us后，检测再检测高电平还是低电平
* 如果是高电平，认为DHT11输入的是数据1，将数据1写入tempData
* 否则tempData已经全部初始化为是0，所以不必理会。
*/
if(PGin(9)){
tempData |= 1 << i;
/* 检测端口是高电平持续时间 */
timeout = 0;
while(PGin(9)){
timeout++;
delay_us(1);
/* DHT11需要给端口输入大于70us的高电平时序，认为错误*/
if(timeout >= 75){
return -5;
}
}
}
}
/* 保存一个字节的数据 */
pData = tempData;
}
/* DHT11拉低电平50us,一次通讯结束 */
delay_us(50);
/* 判断效验和 */
check_sum = (pData + pData + pData + pData) & 0xFF;
if(check_sum != pData){
return -6;
}
/* 全部正确，返回0 */
return 0;
} 1.2.2 MUC接收表示
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/b042ee7d5b154c2cab60c8a34ac7c923.png
第二章 大端模式和小端模式
2.1 大端模式
在大端模式下，多字节数据的高字节存储在低所在，低字节存储在高所在。也就是说，数据的高位在内存中存放得较前。
举个例子，如果要存储 32 位的十六进制数 0x12345678，在大端模式下，它会被按以下顺序存储在内存中：
所在: ... 0x01 0x02 0x03 0x04
数据: ... 0x12 0x34 0x56 0x78
在内存中的存储顺序是从高位到低位，先存储 0x12（最高字节），再存储 0x34，依此类推。
2.1.1 Modbus通讯协议
Modbus协议使用的是大端模式来表示16位和32位的数据类型。
[*]16位数据---2Byte（表示一个寄存器数据）
例如，Modbus中读取的16位数据 0x1234 将会按以下方式传输：
[*]高字节（MSB）：0x12
[*]低字节（LSB）：0x34
因此，数据将会被按以下顺序传输：0x12 0x34（大端模式）。
[*]32位数据----4byte (表示2个寄存器数据)
如果Modbus必要传输32位数据，协议也会将其按照大端模式进行存储，即先发送高字节，再发送低字节。例如，32位数据 0x12345678 会按以下顺序传输：
[*]高字节：0x12
[*]次高字节：0x34
[*]次低字节：0x56
[*]低字节：0x78
传输顺序为：0x12 0x34 0x56 0x78（大端模式）。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f85ab64349b7423594020dff08e201b5.png
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/5d299def979b41348bca6ffce506f9e7.png
2.1.1.1 ModbusRTU主机
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
// 定义宏 MAKEWORD 来组合两个字节
#define MAKEWORD(a, b) ((uint16_t)(((uint8_t)(a)) | ((uint16_t)((uint8_t)(b))) << 8))
// CRC计算函数（标准的 CRC-16-IBM 算法）
uint16_t crc16(const uint8_t *data, uint16_t length) {
uint16_t crc = 0xFFFF;
for (uint16_t i = 0; i < length; ++i) {
crc ^= data;
for (uint8_t j = 0; j < 8; ++j) {
if (crc & 0x0001) {
crc = (crc >> 1) ^ 0xA001;
} else {
crc >>= 1;
}
}
}
return crc;
}
int main() {
// 1. 从站地址：0x01
// 2. 功能码：0x03
// 3. 起始寄存器地址：MAKEWORD(0x00, 0x01) => 0x0001
// 4. 寄存器数量：MAKEWORD(0x00, 0x02) => 0x0002
// 定义一个足够大的数组来存放 Modbus RTU 请求帧
uint8_t request_frame;
// 填充请求帧数据
request_frame = 0x01; // 从站地址
request_frame = 0x03; // 功能码
request_frame = (uint8_t)(MAKEWORD(0x00, 0x01) >> 8); // 起始寄存器地址高字节
request_frame = (uint8_t)(MAKEWORD(0x00, 0x01) & 0xFF); // 起始寄存器地址低字节
request_frame = (uint8_t)(MAKEWORD(0x00, 0x02) >> 8); // 寄存器数量高字节
request_frame = (uint8_t)(MAKEWORD(0x00, 0x02) & 0xFF); // 寄存器数量低字节
// 计算 CRC 校验码
uint16_t crc = crc16(request_frame, 6); // CRC计算不包含 CRC 字节
request_frame = (uint8_t)(crc & 0xFF); // CRC 低字节
request_frame = (uint8_t)((crc >> 8) & 0xFF); // CRC 高字节
// 输出 Modbus RTU 请求帧
printf("Modbus RTU Request Frame: ");
for (int i = 0; i < 8; i++) {
printf("%02X ", request_frame);
}
printf("\n");
// 发送数据（在实际应用中可以通过串口发送）
// send_data(request_frame, 8); // 伪代码，实际发送数据的函数
return 0;
}
Modbus RTU Request Frame: 01 03 00 01 00 02 F7 D4
2.1.1.2 ModbusRTU从机
[*]主机发送
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e38a1abd5b4346d9b063168c4875a425.png
[*]从机剖析
#define MAKEWORD(a, b) ((WORD)(((BYTE)(a)) | ((WORD)((BYTE)(b))) << 8)) 假设你调用 MAKEWORD(0x12, 0x34)，那么：
[*]a = 0x12（低字节）
[*]b = 0x34（高字节）
过程如下：
[*]低字节： (BYTE)(a) 效果是 0x12。
[*]高字节： (WORD)((BYTE)(b)) << 8 效果是 0x34 << 8 = 0x3400。
效果是：0x34 12
使用上述宏界说剖析主机发送来的帧；
typedef struct TModbusProtocol
{
/* 缓冲区 */
BYTE pRxd; /* 接受帧缓冲地址 */
BYTE pTxd; /* 发送帧缓冲地址 */
BYTE byAddress; /* 装置地址 */
/* 浏览结构 */
DWORD dwEventSend; /* 动作报告浏览指针 */
/* 计数器 */
WORD wErrorCount; /* 异常报文计数,CPT3 */
WORD wSuccessCount; /* 成功报文计数,CPT4 */
DWORD dwNetStateCount; /* 网络状态 */
}TModbusProtocol;
static TModbusProtocol me;
static BYTE* s_pRxd; /* 接受帧缓冲地址 */
static BYTE s_byWritePtr; /* 发送缓冲区写指针 */
/* modbus归约处理 */
BOOL ManageModbusProtocol(void){
.........
/* 读取接收帧数据 */
dwLen = hw485_read(me.pRxd, 256);
s_pRxd = me.pRxd;
.........
}
/* 读取多个Hold Register */
static BYTE _Frame_03_ReadHoldRegisters(TModbusProtocol* me)
WORD wStartAddr = MAKEWORD(s_pRxd, s_pRxd); // 0x00 01
WORD wCount = MAKEWORD(s_pRxd, s_pRxd); // 0x00 01
/* 个数判断 */
if (wCount < 1 || wCount > MAX_HOLDING_REGISTER_COUNT)
return ExeptionCode_3_ValidateDataValue;
/* 准备工作 */
me->pTxd = wCount * 2; /* BYTE Count */
}
2.2 小端模式
在小端模式模式下，多字节数据的**低字节（LSB）**存储在低所在，**高字节（MSB）**存储在高所在。即数据的低位存放得较前。
同样以 0x12345678 为例，在小端模式下，它会被按以下顺序存储：
内存存储顺序：
所在: ... 0x01 0x02 0x03 0x04
数据: ... 0x78 0x56 0x34 0x12
2.3 总结
网络字节序、Modbus协议都是大端模式；
主机字节序是小端模式；
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。
页:
[1]