嵌入式編程中，高低位交換如何實(shí)現(xiàn)？

最近的協(xié)議中遇到字節(jié)高低位轉(zhuǎn)換的問題，于是偷懶上網(wǎng)查看，遇到類似的問題，也認(rèn)識一個新的名字，叫做蝶式交換。

問題是這樣子的：

協(xié)議要求字節(jié)低位在左，高位在右，對每個字節(jié)做轉(zhuǎn)換處理，逐個交換其高低位，例如11010001，經(jīng)過0->7，1->6，2->5，3->4對應(yīng)位的交換，變成10001011。

這里就需要有位操作的知識，參考?位操作運(yùn)算有什么奇技淫巧?(附源碼)

這里我們以8位數(shù)據(jù)高低位轉(zhuǎn)換為例子：

 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("\nafter?shift?data:");??
24???printBin(tmp);
25???return?tmp;????
26}
27
28//由于二進(jìn)制直觀，故寫了一個打印二進(jìn)制的函數(shù)
29void?printBin(int?n)
30{
31????int?len?=?sizeof(n)*8;//總位數(shù)。
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，上述代碼實(shí)現(xiàn)起來就比較簡單。在嵌入式開發(fā)中這類問題通常使用蝶式交換法和查表法來實(shí)現(xiàn)。

高階實(shí)現(xiàn)？

查表法就是將一些值存到內(nèi)存中，在需要計(jì)算的時候查表，但是這種方法會占用額外的存儲空間。

所以這里主要介紹一下蝶式交換法，我們以8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為例。

• 假設(shè)原始序列為：1 2 3 4 5 6 7 8

• 目標(biāo)序列為：8 7 6 5 4 3 2 1

那么流程圖如下：

由此完成了整個位的逆序轉(zhuǎn)換，同樣以11010001為例，下面是具體的實(shí)現(xiàn)代碼：

 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?\n",data);??
18???printBin(data);
19???return?data;??
20}
21
22//由于二進(jìn)制直觀，故寫了一個打印二進(jìn)制的函數(shù)
23void?printBin(int?n)
24{
25????int?len?=?sizeof(n)*8;//總位數(shù)。
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}

交換字節(jié)的高低位并不是一個很常見的問題，遇到該問題時，需要經(jīng)過仔細(xì)的分析，加上對C語言位操作的熟練掌握，就能夠很好的解決這一類的問題。

擴(kuò)展

那么，我們將其擴(kuò)展到16位半字?jǐn)?shù)據(jù)的高低位轉(zhuǎn)換。

其實(shí)原理是跟8位的時候是一樣的，采用簡單的移位方式對數(shù)據(jù)的高低位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。熟悉位操作的話代碼就相對簡單了。

下面是對該思路的具體實(shí)現(xiàn)：

 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//由于二進(jìn)制直觀，故寫了一個擴(kuò)展的打印二進(jìn)制的函數(shù)
14void?expandPrintBin(int?val2)
15{
16????int?i,k;
17????unsigned?char?*p?=?(unsigned?char*)&val2?+?3;?//從低位到高位,低端字節(jié)計(jì)算機(jī)
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?<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\n\n",temp);
45????expandPrintBin(temp);
46????return?temp;
47}

同樣的所謂的蝶式交換法，我引用了字節(jié)交換法的例子，我們可以演算一下：

• 假設(shè)原始序列為：a b c d e f g h i j k l m n o p

• 目標(biāo)序列為：p o n m l k j i h g f e d c b a

流程圖如下所示：

由此完成了整個位的逆序轉(zhuǎn)換，完成了算法的拓展，以1001011001011011為例，下面是具體的實(shí)現(xiàn)代碼：

 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?\n",data);??
19??expandPrintBin(data);
20??return?data;??
21}
22
23//由于二進(jìn)制直觀，故寫了一個擴(kuò)展的打印二進(jìn)制的函數(shù)
24void?expandPrintBin(int?val2)
25{
26????int?i,k;
27????unsigned?char?*p?=?(unsigned?char*)&val2?+?3;?//從低位到高位,低端字節(jié)計(jì)算機(jī)
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?<34????????????????printf("1");
35????????????else
36????????????????printf("0");
37????????}
38????????printf("?");
39????}
40}

對于這種交換位的問題，在嵌入式開發(fā)中會經(jīng)常遇到，熟悉掌握位操作還有調(diào)試手段很重要。熟練的利用好C語言的移位操作，就能快速的解決此類問題。

總結(jié)

上面的問題關(guān)鍵還是位操作的靈活妙用，其次是寫了兩個打印二進(jìn)制的函數(shù)，方便使用，代碼可以直接使用，調(diào)試不易，歡迎點(diǎn)贊！