python将二进制转换为32位浮点数float/两个16位整数(高位字/低位字)Uint16转换为32位浮点数float

背景：工业数采，采集Siemens西门子S7-1200数据，其中一个32位浮点数无法直接读取，分为了两个16位字去读

DB27.DBD116--->DB27.DBW116 DBD27.DBW118

目标：通过python边缘计算，将两个字Uint16合为32位浮点数float

Los geht's!

目录

了解S7-1200寻址

了解S7-1200浮点数使用标准

编写python算法

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了解S7-1200寻址

从以下回答可以总结：

字节，字和双字的起始地址，最高有效字节和最低有效字节，例题求解-SIMATIC S7-200-找答案-西门子中国 (siemens.com.cn)https://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/solved_226956_1028.html

WORD类型的结构问题-SIMATIC S7-300(F)/S7-400(F/H/FH)-找答案-西门子中国 (siemens.com.cn)https://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/solved_40622_1029.html

需要读取的DBD116分成了DBW116和DBW118，DBW118存储低字节，DBW116存储高字节

读取的数据如下：

DBW116 = 17981（十进制）= 01000110 00111101（二进制）

DBW118 = 52892（十进制）= 11001110 10011100（二进制）

十进制转二进制/二进制转十进制

十进制与二进制在线转换工具,在线计算,在线计算器,计算器在线计算 (osgeo.cn)https://www.osgeo.cn/app/s3090

需要合并为DBD116 =12147.6523 （十进制，浮点数）

=01000110 00111101 11001110 10011100（二进制）

十进制/十六进制转浮点数

浮点数-Float-Double转二进制 - ToolTT在线工具箱https://tooltt.com/floatconverter/

了解S7-1200浮点数使用标准

使用IEEE 754标准

参考：

SIMATIC S7-1500 自动化系统, ET 200MP 自动化系统 (siemens.com)https://cache.industry.siemens.com/dl/files/384/86140384/att_1093122/v1/s71500_et200mp_manual_collection_zh-CH.pdf

 分为三部分：

S-符号位  E-阶数 M-尾数

公式为：

这里的M不能简单理解为十进制，而是二进制

以我上面提到的需要化为浮点数的二进制为例

0	100 0110	0	011 1101	1100 1110	1001 1100
DBW116				DBW118
S	E		M

S = 0 正数                                                       (-1)的0次方 = 1

E = 10001100 = 140 阶数                               3的(140-127=13)次方

M = 01111011100111010011100 = 4050588   1.M=1.01111011100111010011100

         = 

         =1.4828677177429199

import math

a = 0.0

a = 1+pow(2,-2)+pow(2,-3)+pow(2,-4)+pow(2,-5)+pow(2,-7)+pow(2,-8)+pow(2,-9)+pow(2,-12)+pow(2,-13)+pow(2,-14)+pow(2,-16)+pow(2,-19)+pow(2,-20)+pow(2,-21)

print(a)

三者相乘 = 12147.65234375

import math

a = 0.0

a = (1+pow(2,-2)+pow(2,-3)+pow(2,-4)+pow(2,-5)+pow(2,-7)+pow(2,-8)+pow(2,-9)+pow(2,-12)+pow(2,-13)+pow(2,-14)+pow(2,-16)+pow(2,-19)+pow(2,-20)+pow(2,-21))*(2**13)*((-1)**(0))

print(a)

参考计算方法，这个写的很好，很详细，看上面不理解可以看这个：

用二进制如何表示浮点型数值_思维态度行动的博客-CSDN博客_二进制转浮点数

编写python算法

首先明确中间变量的类型

注意num的变量类型一定为无符号32位Int，被坑了一把，若仅在电脑VS运行则无需在意

先在电脑上面用VS调试

VS添加python可以参考：

VS Code配置Python环境 - 暄踽 - 博客园VSCode配置Python环境，步骤详细，适合新手小白。https://www.cnblogs.com/kint216/p/16004937.html使用Jupyter Notebooks

import math

#调试时，Low和High作为模拟数采输入值
#Low为DBW118 High为DBW116
#若作为正式的边缘计算算法，Low和High为数采得到的数据，应删掉下面两行

Low = 52892
High = 17981

num = 0
MM = 0.0
MM1 = 0.0
count = 1

S = int(High >> 15)  #获取符号位

E = int((High >> 7) & 255) #获取阶数

M = int(Low |((High & 127) << 16) ) #获取尾数取高位低七位和低位

num = (M<<9) & 0xffffffff #将尾数的有效位都移到最左边，num为无符号32位整型！！

while num>0:
    if (num & 0x80000000) == 0x80000000:  #获取尾数M的最高位（最左边）
        MM1 = float(0.5**count)           #count为1时，2的(-1)次幂 = (0.5)的1次幂
    else:
        MM1 = 0.0
    MM = MM+ MM1                          #循环累加结果
    count = count + 1                     #幂数加一
    num = (num & 0x7FFFFFFF) << 1         #迭代，将尾数M的次高位（左边第二位）变为最高位，便于下次运算
    if count > 23 :                       #尾数M的位数为23，当大于23即24时，退出循环
        break

Result = pow(-1,S)*pow(2,E-127)*(1.0 + MM) #得到最后的结果

print(Result)  #调试时才需要添加这一句，显示结果

 得到结果，是正确的