串口通信中的int和float型数据的处理和发送

2024年2月8日发(作者：)

在做下位机通信时往往会用到串口，包括下位机将数据传输给上位机，或者是下位机与下位机之间进行数据传输，这时候就会遇到发送数据的问题，单片机通过串口发送数据时往往是一次一个字节（8位），如果传输char（8位）型数据则很好办，只需要直接发送就可以了，但是在发送int型数据和float型数据时就会稍微有些复杂。

下面就以常用的8位单片机89c51为例来进行说明。

当发送int型或long型数据时还比较简单，一个int型数据是16位，long是32位，把int型/long型数据变成2/4个char型数据发送出去就可以了，程序如下

void long_char(unsigned long l,unsigned char *s)

{

*s = l>>24;

*(s+1) = l>>16;

*(s+2) = l>>8;

*(s+3) = l;

}

在串口助手上就可以接收到相应的long型数据了。

当发送float型数据时稍微有些复杂。下面简单介绍下float型数据在内存中的存储方式（double类似，以下部分参考了别人的博客）。

float遵从的是IEEE R32.24 在存储中都分为三个部分：

1.符号位(Sign) : 0代表正，1代表为负

2.指数位（Exponent）:用于存储科学计数法中的指数数据，并且采用移位存储

3.尾数部分（Mantissa）：尾数部分

float的存储方式如下图所示：

R32.24和R64.53的存储方式都是用科学计数法来存储数据的，比如8.25用十进制的科学计数法表示就为:8.25*表示为:1.205*

,而120.5可以 而计算机根本不认识十进制的数据，他只认识0，1，所以在计算机存储中，首先要将上面的数更改为二进制的科学计数法表示，8.25用二进制表示可表示为1000.01,120.5用二进制表示为：1110110.1。用二进制的科学计数法表示1000.01可以表示为1.00001*,1110110.1可以表示为1.1101101*,任何一个数都的科学计数法表示都为*,尾数部分就可以表示为xxxx,第一位都是1，所以可以将小数点前面的1省略，所以23bit的尾数部分，可以表示的精度却变成了24bit，道理就是在这里，那24bit能精确到小数点后几位呢，我们知道9的二进制表示为1001，所以4bit能精确十进制中的1位小数点，24bit就能使float能精确到小数点后6位，而对于指数部分，因为指数可正可负，8位的指数位能表示的指数范围就应该为:-127-128了，所以指数部分的存储采用移位存储，存储的数据为元数据 127，下面就看看8.25和120.5在内存中真正的存储方式。

首先看下8.25，用二进制的科学计数法表示为:1.00001*

按照上面的存储方式，符号位为:0，表示为正，指数位为:3 127=130 ,位数部分为,故8.25的存储方式如下图所示:

而单精度浮点数120.5的存储方式如下图所示:

那么如果给出内存中一段数据，并且告诉你是单精度存储的话，你如何知道该数据的十进制数值呢？其实就是对上面的反推过程，比如给出如下内存数据：1100，首先我们现将该数据分段，0 10000 0101 110 1101 0000 0000 0000 0000，在内存中的存储就为下图所示：

根据我们的计算方式，可以计算出，这样一组数据表示为:1.1101101*的是指数部分和尾数部分的位数。

介绍完了float型数据在内存中的存储方式后能够知道如何发送float型数据了，直接按照int型类似的发送肯定是不行的，这就需要采用指针的方法（在keil中数据的排放格式是大端模式）：

void float_char(float f,unsigned char *s)

{

unsigned char *p;

p = (unsigned char *)&f;

*s = *p;

=120.5而双精度浮点数的存储和单精度的存储大同小异，不同

*(s+1) = *(p+1);

*(s+2) = *(p+2);

*(s+3) = *(p+3);

}

通过这种方法把数组s发送出去，在接受端接受到的就是标准的IEEE754结构的原始数据，也就是float型数据在内存中存放的值，如果需要得到这个float型数据的值还需要进行一个转换。

这种方法比较简单明了，这时候的串口接收端可以用现成的，不需要自己编写。

还可以采用共用体的方法，如果采用共用体时串口的接收端软件需要自己编写。

我们知道共用体可以使不同的数据类型来共享相同的地址空间，所以程序如下：

void float_char(float f,unsigned char *s)

{

union change

{

float d;

unsigned char dat[4];

}r1;

r1.d = f;

*s = [0];

*(s+1) = [1];

*(s+2) = [2];

*(s+3) = [3];

}

接收端采用同样的程序编写就可以得到float型数据的值了，不再需要其他的转换。

类似的，传输long型或int型时也可以采用共用体的方法：

void long_char(unsigned long l,unsigned char *s)

{

union change

{

long d;

unsigned char dat[4];

}r1;

r1.d = l;

*s = [0];

*(s+1) = [1];

*(s+2) = [2];

*(s+3) = [3];

}

同时，还有一种内存操作函数/调用库函数的方法，但这种方法对编译器要求过高，在这里就不介绍了。