单片机存储中的大小端模式

本文介绍了一个简单的C函数,用于检测处理器的字节序(Big-endian或Little-endian)。通过创建一个联合体并设置其整数值,可以检查最低字节的位置来确定处理器的类型。

请写一个C函数,若处理器是Big_endian的,则返回0;若是Little_endian的,则返回1

解答

int checkCPU( )
{
    {
           union w
           { 
                  int a;
                  char b;
           } c;
           c.a = 1;
           return(c.b ==1);
    }
}

剖析
嵌入式系统开发者应该对Little-endianBig-endian模式非常了解。采用Little-endian模式的CPU对操作数的存放方式是从低字节到高字节,而Big-endian模式对操作数的存放方式是从高字节到低字节。例如,16bit宽的数0x1234在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:

内存地址0x40000x4001
存放内容0x340x12

而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:

内存地址0x40000x4001
存放内容0x120x34

32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式CPU内存中的存放方式(假设从地址0x4000开始存放)为:

内存地址0x40000x40010x40020x4003
存放内容0x780x560x340x12

而在Big-endian模式CPU内存中的存放方式则为:

内存地址0x40000x40010x40020x4003
存放内容0x120x340x560x78

联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放,面试者的解答利用该特性,轻松地获得了CPU对内存采用Little-endian还是Big-endian模式读写。如果谁能当场给出这个解答,那简直就是一个天才的程序员。
补充:
所谓的大端模式,是指数据的低位(就是权值较小的后面那几位)保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址中,这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理:地址由小向大增加,而数据从高位往低位放; 所谓的小端模式,是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数 据的高位保存在内存的高地址中,这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来,高地址部分权值高,低地址部分权值低,和我们的逻辑方法一致。
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。

<think>我们被要求回答:如何查看单片机大小端模式。根据引用,大小端模式是指数据在内存中的存储方式。引用[1]和[2]提供了测试大小端模式的方法,特别是用C语言编写测试函数。 引用中提到的方法有两种: 1. 使用联合体(union)来测试:将一个整型变量和字符变量放在同一个联合体,给整型赋值1,然后读取字符变量。如果字符变量的值为1,则说明是小端模式(因为低位字节存储在低地址);否则是大端模式。 2. 使用指针方式:将一个整型变量赋值为1,然后取该整型变量的首地址,强制转换为字符指针,读取第一个字节的值。如果该值为1,则是小端模式;否则是大端模式。 此外,引用[3]和[4]强调在通信协议中注意大小端模式的重要性。 因此,我们可以总结出两种查看单片机大小端模式的方法,并编写相应的测试代码。 步骤: 1. 在单片机上编写测试程序(使用上述任一方法)。 2. 将程序烧录到单片机运行。 3. 通过串口输出结果或通过调试器观察结果。 具体代码示例: 方法一:使用联合体 ```c #include <stdio.h> // 使用联合体测试大小端 int is_little_endian() { union { int a; char b; } u; u.a = 1; return u.b; // 返回1为小端,0为大端(实际上返回非0为小端,但通常返回1,注意大端时返回0) } int main() { if (is_little_endian()) { printf("小端模式\n"); } else { printf("大端模式\n"); } return 0; } ``` 方法二:使用指针 ```c #include <stdio.h> int is_little_endian2() { int a = 1; char b = *((char *)(&a)); // 取a的首地址,转为char指针,取第一个字节 return b; } int main() { if (is_little_endian2()) { printf("小端模式\n"); } else { printf("大端模式\n"); } return 0; } ``` 注意:在单片机上运行,可能需要将输出重定向到串口以便观察。如果没有串口,可以通过调试器查看变量值。 另外,引用[1]中列出了常见单片机大小端模式,例如: - STM32单片机:小端模式 - C51单片机:大端模式 所以,如果知道单片机型号,也可以查阅其数据手册来确定大小端模式。 相关问题: 1. 大小端模式对网络通信有什么影响? 2. 如何在不同大小端的系统之间传输数据? 3. 除了测试程序,还有哪些方法可以确定单片机大小端模式? 根据引用[2],在通信协议中,大小端非常重要。一般来说,先发低字节叫小端;先发高字节就叫大端。因此,在通信时,双方需要约定字节序。 引用[4]也提到,接收方必须知道数据是大端还是小端模式才能正确解析。 因此,如果单片机需要与外部设备通信,必须注意大小端模式的一致性,否则会导致数据解析错误。 </think>### 查看单片机大小端模式的方法 根据引用内容[1][2][4],大小端模式指数据在内存中的存储方式: - **大端模式**:高位字节存储在低地址(如`0x1234`存储为`0x12 0x34`) - **小端模式**:低位字节存储在低地址(如`0x1234`存储为`0x34 0x12`) 以下是两种可靠的检测方法: --- #### 方法一:联合体测试法(推荐) **原理**:利用联合体(union)共享内存的特性,通过整型与字符型数据的映射关系判断字节序。 ```c #include <stdio.h> // 定义联合体结构 union EndianTest { int intVal; // 4字节整型 char charVal; // 1字节字符 }; int main() { union EndianTest test; test.intVal = 1; // 设置整数值为1(二进制:0x00000001) if (test.charVal == 1) { printf("小端模式\n"); // 低地址存放低位字节0x01 } else { printf("大端模式\n"); // 低地址存放高位字节0x00 } return 0; } ``` **结论**: - 若输出`test.charVal = 1` → 小端模式 - 若输出`test.charVal = 0` → 大端模式[^2][^5] --- #### 方法二:指针强制转换法 **原理**:通过指针访问整型数据的低地址字节,判断其值是否为低位数据。 ```c #include <stdio.h> int main() { int num = 1; // 二进制:0x00000001 char *p = (char *)# // 强制转换为字符指针(指向低地址) if (*p == 1) { printf("小端模式\n"); // 低地址存放0x01(低位字节) } else { printf("大端模式\n"); // 低地址存放0x00(高位字节) } return 0; } ``` **结论**: - `*p == 1` → 小端模式 - `*p == 0` → 大端模式[^2][^5] --- ### 常见单片机大小端模式(引用[1][3]) | 单片机类型 | 大小端模式 | |------------------|------------| | STM32系列 | 小端 | | C51(如AT89C51) | 大端 | | ARM Cortex-M | 可配置* | | PIC单片机 | 小端 | > *注:部分ARM芯片可通过寄存器配置大小端模式。 --- ### 注意事项 1. **通信协议兼容性**:不同大小端设备通信时需统一字节序(如网络协议默认大端)[^4] 2. **数据解析**:接收端必须按发送端的字节序解析数据[^4] 3. **调试工具验证**:使用JTAG调试器查看内存地址数据分布(如地址`0x1000`存`0x34`, `0x1001`存`0x12` → 小端) > 示例:STM32单片机运行上述代码输出"小端模式",符合引用[1]的结论。
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