单片机编程中大小端模式问题思考

一、大端模式：

Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

（其实大端模式才是我们直观上认为的模式，和字符串存储的模式差类似）

低地址 --------------------> 高地址
0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78

二、小端模式：

Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

低地址 --------------------> 高地址
0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12

举例子

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三、数组在大端小端情况下的存储：

以unsigned int value = 0x12345678为例，分别看看在两种字节序下其存储情况，我们可以用unsigned char buf[4]来表示value：
　　Big-Endian: 低地址存放高位，如下：
高地址
---------------
buf[3] (0x78) – 低位
buf[2] (0x56)
buf[1] (0x34)
buf[0] (0x12) – 高位
---------------
低地址
Little-Endian: 低地址存放低位，如下：
高地址
---------------
buf[3] (0x12) – 高位
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78) – 低位
--------------
低地址

四、为什么会有大小端模式之分呢？

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果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处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。

五、如何判断机器的字节序

可以编写一个小的测试程序来判断机器的字节序：

char IsBigEndian()  
{  
    int a = 0x1234;  
    char b =  *(char *)&a;  //通过将int强制类型转换成char单字节，通过判断起始存储位置。即等于 取b等于a的低地址部分  
    if( b == 0x12)  
    {  
        return 2;  //返回2为大端模式
    }  
    return 3;  
}

BOOL IsBigEndian()  
{  
    union NUM  
    {  
        int a;  
        char b;  
    }num;  
    num.a = 0x1234;  
    if( num.b == 0x12 )  
    {  
        return TRUE;  
    }  
    return FALSE;  
}

六、如何进行转换

对于字数据（16位）：（程序中的“\”表示当前行和下一行是同一行）

#define BigtoLittle16(A)   (( ((uint16)(A) & 0xff00) >> 8)    | \  
                                       (( (uint16)(A) & 0x00ff) << 8))  

对于双字数据（32位）：

#define BigtoLittle32(A)   ((( (uint32)(A) & 0xff000000) >> 24) | \  
                                       (( (uint32)(A) & 0x00ff0000) >> 8)   | \  
                                       (( (uint32)(A) & 0x0000ff00) << 8)   | \  
                                       (( (uint32)(A) & 0x000000ff) << 24)) 

七、实际中的例子

​ 虽然很多时候，字节序的工作已由编译器完成了，但是在一些小的细节上，仍然需要去仔细揣摩考虑，尤其是在以太网通讯、MODBUS通讯、软件移植性方面。这里，举一个MODBUS通讯的例子。在MODBUS中，数据需要组织成数据报文，该报文中的数据都是大端模式，即低地址存高位，高地址存低位。假设有一16位缓冲区m_RegMW[256]，因为是在x86平台上，所以内存中的数据为小端模式：m_RegMW[0].low、m_RegMW[0].high、m_RegMW[1].low、m_RegMW[1].high……
为了方便讨论，假设m_RegMW[0] = 0x3456; 在内存中为0x56、0x34。
​ 现要将该数据发出，如果不进行数据转换直接发送，此时发送的数据为0x56,0x34。而Modbus是大端的，会将该数据解释为0x5634而非原数据0x3456，此时就会发生灾难性的错误。所以，在此之前，需要将小端数据转换成大端的，即进行高字节和低字节的交换，此时可以调用步骤五中的函数BigtoLittle16(m_RegMW[0])，之后再进行发送才可以得到正确的数据。

八、总结

大端：与小端模式相反。

小端：高字节放到高地址，低字节放到低地址。

在实际编程过程中如果时char 不需要考虑大小端问题，如果是short等比char 大的存储结构必须要考虑大小端模式问题，在合适地方进行数据大、小端模式切换。