第61節:組合和非組合BCD碼以及數值相互轉換
開場白:
本來這一節打算講大數據的加法運算的,但是考慮大數據運算的基礎是非組合BCD碼,所以多增加一節講BCD碼的內容。
計算機中的BCD碼,經常使用的有兩種格式,即組合BCD碼,非組合BCD碼。
組合BCD碼,是將兩位十進制數,存放在一個字節中,例如:十進制數51的存放格式是0101 0001。
非組合BCD碼,是將一個字節的低四位編碼表示十進制數的一位,而高4位都為0。例如:十進制數51的占用了兩個字節的空間,存放格式為:00000101 00000001。
這一節要教大家兩個知識點:
第一個:如何編寫組合BCD碼,非組合BCD碼,以及數值三者之間的相互轉換函數。
第二個:通過轉換函數的編寫,重溫前面幾節所講到的指針用法。
具體內容,請看源代碼講解。
(1)硬件平臺:
基于朱兆祺51單片機學習板。
(2)實現功能:
波特率是:9600 。
通過電腦串口調試助手模擬上位機,往單片機發送EB 00 55 XX YY YY … YY YY指令,其中EB 00 55是數據頭,XX 是指令類型。YY是具體的數據。
指令類型01代表發送的是數值,需要轉成組合BCD碼和非組合BCD碼,并且返回上位機顯示。
指令類型02代表發送的是組合BCD碼,需要轉成數值和非組合BCD碼,并且返回上位機顯示。
指令類型03代表發送的是非組合BCD碼,需要轉成數值和組合BCD碼,并且返回上位機顯示。
返回上位機的數據中,中間3個數據EE EE EE是分割線,為了方便觀察,沒實際意義。
例如:十進制的數據52013140,它的十六進制數據是03 19 A8 54。
(a)上位機發送數據:eb 00 55 01 03 19 a8 54
單片機返回:52 01 31 40 EE EE EE 05 02 00 01 03 01 04 00
(b)上位機發送組合BCD碼:eb 00 55 02 52 01 31 40
單片機返回:03 19 A8 54 EE EE EE 05 02 00 01 03 01 04 00
(c)發送非組合BCD碼:eb 00 55 03 05 02 00 01 03 01 04 00
單片機返回:03 19 A8 54 EE EE EE 52 01 31 40
(3)源代碼講解如下:
- #include "REG52.H"
- #define const_voice_short40 //蜂鳴器短叫的持續時間
- /* 注釋一:
- * 注意,此處的const_rc_size是20,比之前章節的緩沖區稍微改大了一點。
- */
- #define const_rc_size20//接收串口中斷數據的緩沖區數組大小
- #define const_receive_time5//如果超過這個時間沒有串口數據過來,就認為一串數據已經全部接收完,這個時間根據實際情況來調整大小
- void initial_myself(void);
- void initial_peripheral(void);
- void delay_long(unsigned int uiDelaylong);
- void delay_short(unsigned int uiDelayShort);
- void T0_time(void);//定時中斷函數
- void usart_receive(void); //串口接收中斷函數
- void usart_service(void);//串口服務程序,在main函數里
- void eusart_send(unsigned char ucSendData);
- void number_to_BCD4(const unsigned char *p_ucNumber,unsigned char *p_ucBCD_bit4);//把數值轉換成組合BCD碼
- void number_to_BCD8(const unsigned char *p_ucNumber,unsigned char *p_ucBCD_bit8);//把數值轉換成非組合BCD碼
- void BCD4_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit4,unsigned char *p_ucNumber); //組合BCD碼轉成數值
- void BCD4_to_BCD8(const unsigned char *p_ucBCD_bit4,unsigned char *p_ucBCD_bit8); //組合BCD碼轉成非組合BCD碼
- void BCD8_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit8,unsigned char *p_ucNumber); //非組合BCD碼轉成數值
- void BCD8_to_BCD4(const unsigned char *p_ucBCD_bit8,unsigned char *p_ucBCD_bit4); //非組合BCD碼轉成組合BCD碼
- sbit beep_dr=P2^7; //蜂鳴器的驅動IO口
- unsigned intuiSendCnt=0; //用來識別串口是否接收完一串數據的計時器
- unsigned char ucSendLock=1; //串口服務程序的自鎖變量,每次接收完一串數據只處理一次
- unsigned intuiRcregTotal=0;//代表當前緩沖區已經接收了多少個數據
- unsigned char ucRcregBuf[const_rc_size]; //接收串口中斷數據的緩沖區數組
- unsigned intuiRcMoveIndex=0;//用來解析數據協議的中間變量
- /* 注釋二:
- * 注意,本程序規定數值的最大范圍是0至99999999
- * 數組中的數據。高位在數組下標大的方向,低位在數組下標小的方向。
- */
- unsigned char ucBufferNumber[4]; //數值,用4個字節表示long類型的數值
- unsigned char ucBufferBCB_bit4[4]; //組合BCD碼
- unsigned char ucBufferBCB_bit8[8]; //非組合BCD碼
- void main()
- {
- initial_myself();
- delay_long(100);
- initial_peripheral();
- while(1)
- {
- usart_service();//串口服務程序
- }
- }
- void number_to_BCD4(const unsigned char *p_ucNumber,unsigned char *p_ucBCD_bit4)//把數值轉換成組合BCD碼
- {
- unsigned long ulNumberTemp=0;
- unsigned char ucTemp=0;
- ulNumberTemp=p_ucNumber[3];//把4個字節的數值合并成一個long類型數據
- ulNumberTemp=ulNumberTemp<<8;
- ulNumberTemp=ulNumberTemp+p_ucNumber[2];
- ulNumberTemp=ulNumberTemp<<8;
- ulNumberTemp=ulNumberTemp+p_ucNumber[1];
- ulNumberTemp=ulNumberTemp<<8;
- ulNumberTemp=ulNumberTemp+p_ucNumber[0];
- p_ucBCD_bit4[3]=ulNumberTemp%100000000/10000000;
- p_ucBCD_bit4[3]=p_ucBCD_bit4[3]<<4; //前半4位存第8位組合BCD碼
- ucTemp=ulNumberTemp%10000000/1000000;
- p_ucBCD_bit4[3]=p_ucBCD_bit4[3]+ucTemp; //后半4位存第7位組合BCD碼
- p_ucBCD_bit4[2]=ulNumberTemp%1000000/100000;
- p_ucBCD_bit4[2]=p_ucBCD_bit4[2]<<4; //前半4位存第6位組合BCD碼
- ucTemp=ulNumberTemp%100000/10000;
- p_ucBCD_bit4[2]=p_ucBCD_bit4[2]+ucTemp;//后半4位存第5位組合BCD碼
- p_ucBCD_bit4[1]=ulNumberTemp%10000/1000;
- p_ucBCD_bit4[1]=p_ucBCD_bit4[1]<<4; //前半4位存第4位組合BCD碼
- ucTemp=ulNumberTemp%1000/100;
- p_ucBCD_bit4[1]=p_ucBCD_bit4[1]+ucTemp;//后半4位存第3位組合BCD碼
- p_ucBCD_bit4[0]=ulNumberTemp%100/10;
- p_ucBCD_bit4[0]=p_ucBCD_bit4[0]<<4; //前半4位存第2位組合BCD碼
- ucTemp=ulNumberTemp%10;
- p_ucBCD_bit4[0]=p_ucBCD_bit4[0]+ucTemp;//后半4位存第1位組合BCD碼
- }
- void number_to_BCD8(const unsigned char *p_ucNumber,unsigned char *p_ucBCD_bit8)//把數值轉換成非組合BCD碼
- {
- unsigned long ulNumberTemp=0;
- ulNumberTemp=p_ucNumber[3];//把4個字節的數值合并成一個long類型數據
- ulNumberTemp=ulNumberTemp<<8;
- ulNumberTemp=ulNumberTemp+p_ucNumber[2];
- ulNumberTemp=ulNumberTemp<<8;
- ulNumberTemp=ulNumberTemp+p_ucNumber[1];
- ulNumberTemp=ulNumberTemp<<8;
- ulNumberTemp=ulNumberTemp+p_ucNumber[0];
- p_ucBCD_bit8[7]=ulNumberTemp%100000000/10000000;//一個字節8位存儲第8位非組合BCD碼
- p_ucBCD_bit8[6]=ulNumberTemp%10000000/1000000;//一個字節8位存儲第7位非組合BCD碼
- p_ucBCD_bit8[5]=ulNumberTemp%1000000/100000;//一個字節8位存儲第6位非組合BCD碼
- p_ucBCD_bit8[4]=ulNumberTemp%100000/10000;//一個字節8位存儲第5位非組合BCD碼
- p_ucBCD_bit8[3]=ulNumberTemp%10000/1000;//一個字節8位存儲第4位非組合BCD碼
- p_ucBCD_bit8[2]=ulNumberTemp%1000/100;//一個字節8位存儲第3位非組合BCD碼
- p_ucBCD_bit8[1]=ulNumberTemp%100/10;//一個字節8位存儲第2位非組合BCD碼
- p_ucBCD_bit8[0]=ulNumberTemp%10;//一個字節8位存儲第1位非組合BCD碼
- }
- void BCD4_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit4,unsigned char *p_ucNumber) //組合BCD碼轉成數值
- {
- unsigned long ulTmep;
- unsigned long ulSum;
- ulSum=0;//累加和數值清零
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[3];
- ulTmep=ulTmep>>4;//把組合BCD碼第8位分解出來
- ulTmep=ulTmep*10000000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[3];
- ulTmep=ulTmep&0x0000000f;//把組合BCD碼第7位分解出來
- ulTmep=ulTmep*1000000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[2];
- ulTmep=ulTmep>>4;//把組合BCD碼第6位分解出來
- ulTmep=ulTmep*100000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[2];
- ulTmep=ulTmep&0x0000000f;//把組合BCD碼第5位分解出來
- ulTmep=ulTmep*10000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[1];
- ulTmep=ulTmep>>4;//把組合BCD碼第4位分解出來
- ulTmep=ulTmep*1000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[1];
- ulTmep=ulTmep&0x0000000f;//把組合BCD碼第3位分解出來
- ulTmep=ulTmep*100;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[0];
- ulTmep=ulTmep>>4;//把組合BCD碼第2位分解出來
- ulTmep=ulTmep*10;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit4[0];
- ulTmep=ulTmep&0x0000000f;//把組合BCD碼第1位分解出來
- ulTmep=ulTmep*1;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- //以上代碼非常有規律,有興趣的讀者也可以自己想辦法把它壓縮成一個for循環的函數,可以極大節省容量。
- p_ucNumber[3]=ulSum>>24;//把long類型數據分解成4個字節
- p_ucNumber[2]=ulSum>>16;
- p_ucNumber[1]=ulSum>>8;
- p_ucNumber[0]=ulSum;
- }
- void BCD4_to_BCD8(const unsigned char *p_ucBCD_bit4,unsigned char *p_ucBCD_bit8) //組合BCD碼轉成非組合BCD碼
- {
- unsigned char ucTmep;
- ucTmep=p_ucBCD_bit4[3];
- p_ucBCD_bit8[7]=ucTmep>>4; //把組合BCD碼第8位分解出來
- p_ucBCD_bit8[6]=ucTmep&0x0f;//把組合BCD碼第7位分解出來
- ucTmep=p_ucBCD_bit4[2];
- p_ucBCD_bit8[5]=ucTmep>>4; //把組合BCD碼第6位分解出來
- p_ucBCD_bit8[4]=ucTmep&0x0f;//把組合BCD碼第5位分解出來
- ucTmep=p_ucBCD_bit4[1];
- p_ucBCD_bit8[3]=ucTmep>>4; //把組合BCD碼第4位分解出來
- p_ucBCD_bit8[2]=ucTmep&0x0f;//把組合BCD碼第3位分解出來
- ucTmep=p_ucBCD_bit4[0];
- p_ucBCD_bit8[1]=ucTmep>>4; //把組合BCD碼第2位分解出來
- p_ucBCD_bit8[0]=ucTmep&0x0f;//把組合BCD碼第1位分解出來
- }
- void BCD8_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit8,unsigned char *p_ucNumber) //非組合BCD碼轉成數值
- {
- unsigned long ulTmep;
- unsigned long ulSum;
- ulSum=0;//累加和數值清零
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[7];
- ulTmep=ulTmep*10000000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[6];
- ulTmep=ulTmep*1000000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[5];
- ulTmep=ulTmep*100000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[4];
- ulTmep=ulTmep*10000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[3];
- ulTmep=ulTmep*1000;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[2];
- ulTmep=ulTmep*100;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[1];
- ulTmep=ulTmep*10;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- ulTmep=0;
- ulTmep=p_ucBCD_bit8[0];
- ulTmep=ulTmep*1;
- ulSum=ulSum+ulTmep; //累加各位數值
- //以上代碼非常有規律,有興趣的讀者也可以自己想辦法把它壓縮成一個for循環的函數,可以極大節省容量。
- p_ucNumber[3]=ulSum>>24;//把long類型數據分解成4個字節
- p_ucNumber[2]=ulSum>>16;
- p_ucNumber[1]=ulSum>>8;
- p_ucNumber[0]=ulSum;
- }
- void BCD8_to_BCD4(const unsigned char *p_ucBCD_bit8,unsigned char *p_ucBCD_bit4) //非組合BCD碼轉成組合BCD碼
- {
- unsigned char ucTmep;
- ucTmep=p_ucBCD_bit8[7]; //把非組合BCD碼第8位分解出來
- p_ucBCD_bit4[3]=ucTmep<<4;
- p_ucBCD_bit4[3]=p_ucBCD_bit4[3]+p_ucBCD_bit8[6]; //把非組合BCD碼第7位分解出來
- ucTmep=p_ucBCD_bit8[5]; //把非組合BCD碼第6位分解出來
- p_ucBCD_bit4[2]=ucTmep<<4;
- p_ucBCD_bit4[2]=p_ucBCD_bit4[2]+p_ucBCD_bit8[4]; //把非組合BCD碼第5位分解出來
- ucTmep=p_ucBCD_bit8[3]; //把非組合BCD碼第4位分解出來
- p_ucBCD_bit4[1]=ucTmep<<4;
- p_ucBCD_bit4[1]=p_ucBCD_bit4[1]+p_ucBCD_bit8[2]; //把非組合BCD碼第3位分解出來
- ucTmep=p_ucBCD_bit8[1]; //把非組合BCD碼第2位分解出來
- p_ucBCD_bit4[0]=ucTmep<<4;
- p_ucBCD_bit4[0]=p_ucBCD_bit4[0]+p_ucBCD_bit8[0]; //把非組合BCD碼第1位分解出來
- }
- void usart_service(void)//串口服務程序,在main函數里
- {
- unsigned char i=0;
- if(uiSendCnt>=const_receive_time&&ucSendLock==1) //說明超過了一定的時間內,再也沒有新數據從串口來
- {
- ucSendLock=0; //處理一次就鎖起來,不用每次都進來,除非有新接收的數據
- //下面的代碼進入數據協議解析和數據處理的階段
- uiRcMoveIndex=0; //由于是判斷數據頭,所以下標移動變量從數組的0開始向最尾端移動
- while(uiRcregTotal>=5&&uiRcMoveIndex<=(uiRcregTotal-5))
- {
- if(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+0]==0xeb&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+1]==0x00&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+2]==0x55)//數據頭eb 00 55的判斷
- {
- switch(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+3])//根據命令類型來進行不同的處理
- {
- case 1://接收到的是數值,需要轉成組合BCD碼和非組合BCD碼
- for(i=0;i<4;i++)
- {
- ucBufferNumber[3-i]=ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+4+i]; //從串口接收到的數據,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- number_to_BCD4(ucBufferNumber,ucBufferBCB_bit4);//把數值轉換成組合BCD碼
- number_to_BCD8(ucBufferNumber,ucBufferBCB_bit8);//把數值轉換成非組合BCD碼
- for(i=0;i<4;i++)
- {
- eusart_send(ucBufferBCB_bit4[3-i]);////把組合BCD碼返回給上位機觀察,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- eusart_send(0xee);//為了方便上位機觀察,多發送3個字節ee ee ee作為分割線
- eusart_send(0xee);
- eusart_send(0xee);
- for(i=0;i<8;i++)
- {
- eusart_send(ucBufferBCB_bit8[7-i]);////把非組合BCD碼返回給上位機觀察,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- break;
- case 2://接收到的是組合BCD碼,需要轉成數值和非組合BCD碼
- for(i=0;i<4;i++)
- {
- ucBufferBCB_bit4[3-i]=ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+4+i]; //從串口接收到的組合BCD碼,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- BCD4_to_number(ucBufferBCB_bit4,ucBufferNumber); //組合BCD碼轉成數值
- BCD4_to_BCD8(ucBufferBCB_bit4,ucBufferBCB_bit8); //組合BCD碼轉成非組合BCD碼
- for(i=0;i<4;i++)
- {
- eusart_send(ucBufferNumber[3-i]);////把數值返回給上位機觀察,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- eusart_send(0xee);//為了方便上位機觀察,多發送3個字節ee ee ee作為分割線
- eusart_send(0xee);
- eusart_send(0xee);
- for(i=0;i<8;i++)
- {
- eusart_send(ucBufferBCB_bit8[7-i]);////把非組合BCD碼返回給上位機觀察,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- break;
- case 3://接收到的是非組合BCD碼,需要轉成數值和組合BCD碼
- for(i=0;i<8;i++)
- {
- ucBufferBCB_bit8[7-i]=ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+4+i]; //從串口接收到的非組合BCD碼,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- BCD8_to_number(ucBufferBCB_bit8,ucBufferNumber); //非組合BCD碼轉成數值
- BCD8_to_BCD4(ucBufferBCB_bit8,ucBufferBCB_bit4); //非組合BCD碼轉成組合BCD碼
- for(i=0;i<4;i++)
- {
- eusart_send(ucBufferNumber[3-i]);////把數值返回給上位機觀察
- }
- eusart_send(0xee);//為了方便上位機觀察,多發送3個字節ee ee ee作為分割線,注意,高位在數組下標大的方向
- eusart_send(0xee);
- eusart_send(0xee);
- for(i=0;i<4;i++)
- {
- eusart_send(ucBufferBCB_bit4[3-i]);////把組合BCD碼返回給上位機觀察,注意,高位在數組下標大的方向
- }
- break;
- }
- break; //退出循環
- }
- uiRcMoveIndex++; //因為是判斷數據頭,游標向著數組最尾端的方向移動
- }
- uiRcregTotal=0;//清空緩沖的下標,方便下次重新從0下標開始接受新數據
- }
- }
- void eusart_send(unsigned char ucSendData) //往上位機發送一個字節的函數
- {
- ES = 0; //關串口中斷
- TI = 0; //清零串口發送完成中斷請求標志
- SBUF =ucSendData; //發送一個字節
- delay_short(400);//每個字節之間的延時,這里非常關鍵,也是最容易出錯的地方。延時的大小請根據實際項目來調整
- TI = 0; //清零串口發送完成中斷請求標志
- ES = 1; //允許串口中斷
- }
- void T0_time(void) interrupt 1 //定時中斷
- {
- TF0=0;//清除中斷標志
- TR0=0; //關中斷
- if(uiSendCnt
- {
- uiSendCnt++; //表面上這個數據不斷累加,但是在串口中斷里,每接收一個字節它都會被清零,除非這個中間沒有串口數據過來
- ucSendLock=1; //開自鎖標志
- }
- TH0=0xfe; //重裝初始值(65535-500)=65035=0xfe0b
- TL0=0x0b;
- TR0=1;//開中斷
- }
- void usart_receive(void) interrupt 4 //串口接收數據中斷
- {
- if(RI==1)
- {
- RI = 0;
- ++uiRcregTotal;
- if(uiRcregTotal>const_rc_size)//超過緩沖區
- {
- uiRcregTotal=const_rc_size;
- }
- ucRcregBuf[uiRcregTotal-1]=SBUF; //將串口接收到的數據緩存到接收緩沖區里
- uiSendCnt=0;//及時喂狗,雖然main函數那邊不斷在累加,但是只要串口的數據還沒發送完畢,那么它永遠也長不大,因為每個中斷都被清零。
- }
- else//發送中斷,及時把發送中斷標志位清零
- {
- TI = 0;
- }
- }
- void delay_long(unsigned int uiDelayLong)
- {
- unsigned int i;
- unsigned int j;
- for(i=0;i
- {
- for(j=0;j<500;j++)//內嵌循環的空指令數量
- {
- ; //一個分號相當于執行一條空語句
- }
- }
- }
- void delay_short(unsigned int uiDelayShort)
- {
- unsigned int i;
- for(i=0;i
- {
- ; //一個分號相當于執行一條空語句
- }
- }
- void initial_myself(void)//第一區 初始化單片機
- {
- beep_dr=1; //用PNP三極管控制蜂鳴器,輸出高電平時不叫。
- //配置定時器
- TMOD=0x01;//設置定時器0為工作方式1
- TH0=0xfe; //重裝初始值(65535-500)=65035=0xfe0b
- TL0=0x0b;
- //配置串口
- SCON=0x50;
- TMOD=0X21;
- TH1=TL1=-(11059200L/12/32/9600);//這段配置代碼具體是什么意思,我也不太清楚,反正是跟串口波特率有關。
- TR1=1;
- }
- void initial_peripheral(void) //第二區 初始化外圍
- {
- EA=1; //開總中斷
- ES=1; //允許串口中斷
- ET0=1; //允許定時中斷
- TR0=1; //啟動定時中斷
- }
總結陳詞:
有了這一節非組合BCD的基礎知識,下一節就開始講大數據的算法程序。這些算法程序經常要用在計算器,工控,以及高精度的儀器儀表等領域。C語言的語法中不是已經提供了+,-,*,/這些運算符號嗎?為什么還要專門寫算法程序?因為那些運算符只能進行簡單的運算,一旦數據超過了unsigned long(4個字節)的范圍就會出錯。而這種大數據算法的程序是什么樣的?欲知詳情,請聽下回分解----大數據的加法運算。
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