嵌入式开发中字节高低位转换如何实现

最近的协议中遇到字节高低位转换的问题，于是偷懒上网查看，遇到类似的问题，也认识一个新的名字，叫做蝶式交换。

问题是这样子的：

协议要求字节低位在左，高位在右，对每个字节做转换处理，逐个交换其高低位，例如11010001，经过0->7，1->6，2->5，3->4对应位的交换，变成10001011。

这里就需要有位操作的知识，参考位操作运算有什么技巧?(附源码)

这里我们以8位数据高低位转换为例子：

1#include  2 3unsigned char highAndLowShiftHEX(unsigned char data); 4void printBin(int n); 5 6int main () { 7 8    highAndLowShiftHEX(209); 9    return 0; 10} 11 12unsigned char highAndLowShiftHEX(unsigned char data)   13{   14   unsigned char i;   15   unsigned char tmp=0x00;   16   for(i=0;i<8;i++)   17   {   18       tmp=((data>>i)&0x01)|tmp;   19       //printBin(tmp); 20       if(i<7)   21           tmp=tmp<<1;   22   }   23   printf(" after shift data:");   24   printBin(tmp); 25   return tmp;     26} 27 28//由于二进制直观，故写了一个打印二进制的函数 29void printBin(int n) 30{ 31    int len = sizeof(n)*8;//总位数。 32    int i; 33    if(i == 0) 34    { 35         printf("0"); 36         return; 37    } 38    for(i = len-1; i >= 0; i --)//略去高位0. 39    { 40        if(n&(1<break; 41    } 42 43    for(;i>=0; i --) 44        printf("%d", (n&(1<0); 45}

熟悉位操作，上述代码实现起来就比较简单。在嵌入式开发中这类问题通常使用蝶式交换法和查表法来实现。

高阶实现？

查表法就是将一些值存到内存中，在需要计算的时候查表，但是这种方法会占用额外的存储空间。

所以这里主要介绍一下蝶式交换法，我们以8位数据转换为例。

• 假设原始序列为：1 2 3 4 5 6 7 8

• 目标序列为：8 7 6 5 4 3 2 1

那么流程图如下：

由此完成了整个位的逆序转换，同样以11010001为例，下面是具体的实现代码：

1#include  2 3unsigned char highAndLowShiftHEX(unsigned char ); 4void printBin(int ); 5 6int main () { 7 8    highAndLowShiftHEX(209); 9    return 0; 10} 11 12unsigned char highAndLowShiftHEX(unsigned char data)   13{   14   data=(data<<4)|(data>>4);   15   data=((data<<2)&0xcc)|((data>>2)&0x33);   16   data=((data<<1)&0xaa)|((data>>1)&0x55);   17   printf("  after shift data=%x  ",data);   18   printBin(data); 19   return data;   20} 21 22//由于二进制直观，故写了一个打印二进制的函数 23void printBin(int n) 24{ 25    int len = sizeof(n)*8;//总位数。 26    int i; 27    if(i == 0) 28    { 29         printf("0"); 30         return; 31    } 32    for(i = len-1; i >= 0; i --)//略去高位0. 33    { 34        if(n&(1<break; 35    } 36 37    for(;i>=0; i --) 38        printf("%d", (n&(1<0); 39}

交换字节的高低位并不是一个很常见的问题，遇到该问题时，需要经过仔细的分析，加上对C语言位操作的熟练掌握，就能够很好的解决这一类的问题。

扩展

那么，我们将其扩展到16位半字数据的高低位转换。

其实原理是跟8位的时候是一样的，采用简单的移位方式对数据的高低位进行转换。熟悉位操作的话代码就相对简单了。

下面是对该思路的具体实现：

1#include  2 3void expandPrintBin(int val2); 4unsigned short HighAndLowSwitchHEX(unsigned short data); 5 6int main () { 7 8    HighAndLowSwitchHEX(38491); 9    return 0; 10} 11 12 13//由于二进制直观，故写了一个扩展的打印二进制的函数 14void expandPrintBin(int val2) 15{ 16    int i,k; 17    unsigned char *p = (unsigned char*)&val2 + 3; //从低位到高位,低端字节计算机 18    for( k = 0; k <= 3; k++) 19    { 20        int val2 = *(p-k); 21        for (i = 7; i >= 0; i--) 22        { 23            if(val2 & (1 << i)) 24                printf("1"); 25            else 26                printf("0"); 27        } 28        printf(" "); 29    } 30} 31unsigned short HighAndLowSwitchHEX(unsigned short data) 32{ 33    unsigned char i = 0; 34    unsigned short temp = 0x0000; 35 36    for(i = 0; i < 16; i++) 37    { 38        temp = ((data >> i) & 0x0001) | temp; 39        if(i < 15) 40        { 41            temp = temp << 1; 42        } 43    } 44    printf("temp:%x ",temp); 45    expandPrintBin(temp); 46    return temp; 47}

同样的所谓的蝶式交换法，我引用了字节交换法的例子，我们可以演算一下：

• 假设原始序列为：a b c d e f g h i j k l m n o p

• 目标序列为：p o n m l k j i h g f e d c b a

流程图如下所示：

由此完成了整个位的逆序转换，完成了算法的拓展，以1001011001011011为例，下面是具体的实现代码：

1#include  2 3unsigned short highAndLowShiftHEX(unsigned short data); 4void expandPrintBin(int val2); 5 6int main () { 7 8    highAndLowShiftHEX(38491); 9    return 0; 10} 11 12unsigned short highAndLowShiftHEX(unsigned short data) 13{ 14  data = (data << 8) | (data >> 8);   //0101101110010110 15  data = ((data << 4) & 0xF0FF) | ((data >> 4) & 0xFF0F); //1011010101101001 16  data = ((data << 2) & 0xCCCC) | ((data >> 2) & 0x3333); //1110010110010110 17  data = ((data << 1) & 0xAAAA) | ((data >>1 ) & 0x5555); //1101101001101001 18  printf("  after shift data=%x  ",data);   19  expandPrintBin(data); 20  return data;   21} 22 23//由于二进制直观，故写了一个扩展的打印二进制的函数 24void expandPrintBin(int val2) 25{ 26    int i,k; 27    unsigned char *p = (unsigned char*)&val2 + 3; //从低位到高位,低端字节计算机 28    for( k = 0; k <= 3; k++) 29    { 30        int val2 = *(p-k); 31        for (i = 7; i >= 0; i--) 32        { 33            if(val2 & (1 << i)) 34                printf("1"); 35            else 36                printf("0"); 37        } 38        printf(" "); 39    } 40}

对于这种交换位的问题，在嵌入式开发中会经常遇到，熟悉掌握位操作还有调试手段很重要。熟练的利用好C语言的移位操作，就能快速的解决此类问题。

总结

上面的问题关键还是位操作的灵活妙用，其次是写了两个打印二进制的函数，方便使用，代码可以直接使用，调试不易，欢迎点赞！

审核编辑：汤梓红