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title: 通讯数据格式转换
author: TianZD
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  modubusTCP在传输时，通过读写保持性寄存器位进行数据传输，一个保持性寄存器占有2个byte，16个bite，传输的数据常为float型（4个byte，32位），需要进行转换
tags:
  - 数据格式
  - modbus
categories:
  - "通信"
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date: 2022-04-29 13:47:36
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\[toc\]

# 通讯数据格式转换（float/real-word-byte)

## 前言

在上位机和下位机进行通讯的时候，通常要进行数据转换为字节（8位）或者word（16位）进行传输

modubusTCP在传输时，通过**读写保持性寄存器**位进行数据传输，一个保持性寄存器占有**2个byte**，**16个bite**，传输的数据常为**float型（4个byte，32位）**，需要进行转换

浮点数的表示通常采用**IEEE 754浮点数标准**，可以参考文章[IEEE754标准的浮点数存储格式](https://www.cnblogs.com/MikeZhang/p/IEEE754FloatEncode20180117.html)

IEEE754转换：[在线转换网址](http://www.speedfly.cn/tools/hexconvert/)

## 数据在内存中的存储格式

### 大端模式

大端模式是指数据的高字节保存在内存的低地址单元中，而数据的低字节保存在内存的高地址单元中，这样的存储模式有点类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；这和我们的阅读习惯一致。

### 小端模式

小端模式是指数据的高字节保存在内存的高地址单元中，而数据的低字节保存在内存的低地址单元中。

## 转换

其中float-byte、byte-float代码转自CSDN文章：[float型数据与4字节之间的转换,作者tutu-hu](https://blog.csdn.net/weixin_42700740/article/details/103236885?share_token=7af34e32-1bce-4b09-9225-afa6e02006f6)

### float-byte（32位浮点数转4个8位）

**2进制，与运算，左移运算**

```c++
/*将浮点数f转化为4个字节数据存放在byte[4]中*/
unsigned char* Float_to_Byte(float f)
{
	float float_data = 0;
	unsigned long longdata = 0;
	longdata = *(unsigned long*)&f;           //注意，会丢失精度
	byte[0] = (longdata & 0xFF000000) >> 24;
	byte[1] = (longdata & 0x00FF0000) >> 16;
	byte[2] = (longdata & 0x0000FF00) >> 8;
	byte[3] = (longdata & 0x000000FF);
	return byte;
}
```

### float-word（32位浮点数转2个16位）

```c++
unsigned int* Float_to_word(float f)
{
    unsigned long longdata = 0;
    longdata = *(unsigned long*)&f;           //注意，会丢失精度
    word[0] = (longdata & 0xFFFF0000) >> 16;
    word[1] = (longdata & 0x0000FFFF);
    return word;
}
```

### byte-float（4个8位转1个32位浮点数）

#### 方法1

把四个字节存储好之后，再把这个**存储区域的首地址强制转换为float指针类型**，这样就可以提取出这个浮点数了。

```c
/*将4个字节数据byte[4]转化为浮点数存放在*f中*/
float Byte_to_Float(unsigned char *p)
{
	float float_data=0;
	unsigned long longdata = 0;
	longdata = (*p<< 24) + (*(p+1) << 16) + (*(p + 2) << 8) + (*(p + 3) << 0);
	float_data = *(float*)&longdata;
	return float_data;
}
```

#### 方法2

把四个字节存储好之后，再把这个**存储区域的首地址强制转换为float指针类型**，这样就可以提取出这个浮点数了。

这个和方法1类似

```c
/**
 *作用：把u8四字节数组转为float
 *note：低地址放float的低字节
**/
float U8_to_Float(u8* str)  
{  
	float data;
	data = *((float*)str);
	return data;
}
```

#### 方法3

定义一个float变量，然后定义u8类型指针数组指向float变量地址，Modbus协议解析的时候只管向地址指向的存储单元填充数据，需要用浮点数的时候直接拿过来用就可以了。

```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void)  
{  
    float freq;
    char recv[4] = {0x41, 0xbc, 0x00, 0x00}; //接收到的数据，高字节到低字节排列
    char *Modbus_HoldReg[4];				 //定义保持寄存器指针数组

    //第一步：指针初始化
    Modbus_HoldReg[0] = ((char*)(&freq)) + 3;	 //低地址指向高位
    Modbus_HoldReg[1] = ((char*)(&freq)) + 2;     
    Modbus_HoldReg[2] = ((char*)(&freq)) + 1;     
    Modbus_HoldReg[3] = ((char*)(&freq)) + 0;	 //高地址指向低位

    //第二步：给地址指定的内存单元赋值（对应Modbus协议中的数据解析）
    *Modbus_HoldReg[0] = recv[0];
    *Modbus_HoldReg[1] = recv[1];
    *Modbus_HoldReg[2] = recv[2];
    *Modbus_HoldReg[3] = recv[3];
    printf("%f\r\n", freq);
    
    return 0;
}
```

### word-float（2个16位合成1个32位浮点数）

```c
float Byte_to_Float(unsigned char *p)
{
	float float_data=0;
	unsigned long longdata = 0;
	longdata = (*p<< 16) + (*(p+1) << 0);
	float_data = *(float*)&longdata;
	return float_data;
}
```

### byte-word（2个8位合成1个16位）

两个8位数如何转化为16位数？

```c
int data = (a<<8) & b;
```

```c
char a;//高位
char b;//低位
....
int data = (a<<8)&0xFF00;
data &= b;
```