3个字让你记住单片机的大小端模式

2万 · 2022-11-11 11:18

一、什么是大小端？

我们常常提到的大小端，其英文名字为“endianness”，直译过来就是“字节序”的意思，是内存中存储数据的字节顺序（注意：一定要记住是“字节的顺序”，因为在计算机系统中都是以字节为单位的，每个地址单元都对应一个字节，即8bit）。在C语言系统中，除了8bit的char类型，还有16bit的short类型、32bit的long类型。对于超过8bit的数据的存储，必然存在存在如何将多个字节排序的问题，因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。如果系统是大端，则首先存储 MSB 字节，即高字节存储在低地址；若系统是小端，则首先存储LSB字节，即低字节存储在低地址。

针对这两种模式，我常用的**方法是“小弟弟”，即小端系统的低字节存储到低地址，大端则反之。

二、详解大小端模式

假设，需要存储的32bit的数据为：0x11223344。

对于大端模式：低位地址存储着高字节的数据。

对于小端系统：低位地址存储着低字节的数据。

在一些MCU中，可以通过软件将一种字节序切换为另一种字节序，即可以通过软件配置的形式选择大端模式还是小端模式。如笔者使用过的一款瑞萨单片机支持字节序选择。

三、如何判断大小端模式？

若想要知道自己使用的单片机是大端或小端模式，可以通过下方的代码进行判断。

//检查大小端模式，大端模式返回true；小端模式返回falsebool CheckisBigEndian(void){ uint32_t u32RawData; uint8_t *pu8CheckData; u32RawData = 0x11223344; //Assign data pu8CheckData = (uint8_t *)&u32RawData; //Type cast if (*pu8CheckData == 0x44) //check the value of lower address { return false; } else if (*pu8CheckData == 0x11) //check the value of lower address { return true; }}

四、大端模式与小端模式怎么转换？

我们可以使用下面的算法将大端模式转换为小端模式，反之亦然。

//Function to change one endian to anotheruint32_t ChangeEndianness(uint32_t u32Value){ uint32_t u32Result = 0; u32Result |= (u32Value & 0x000000FF) << 24; u32Result |= (u32Value & 0x0000FF00) << 8; u32Result |= (u32Value & 0x00FF0000) >> 8; u32Result |= (u32Value & 0xFF000000) >> 24; return u32Result;}

五、STM32是大端还是小端模式？

如下图所示，从STM32手册介绍中可以发现，我们常用的STM32单片机符合“小弟弟”的存储逻辑，属于小端系统。

1万 · 2022-12-5 14:52

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

小端模式，是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低。

只看该作者 · 2022-12-5 15:06

为什么要区分大小端，这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为 8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型(要看具体的编译器)，另外，对于位数大于 8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如何将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。例如一个16bit的short型x，在内存中的地址为0x0010，x的值为0x1122，那么0x11为高字节，0x22为低字节。对于大端模式，就将0x11放在低地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中。小端模式，刚好相反。我们常用的X86结构是小端模式，而KEIL C51则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以随时在程序中(在ARM Cortex 系列使用REV、REV16、REVSH指令 )进行大小端的切换。