大端模式与小端模式的理解以及判断方法

Posted 2021-09-03 非晚非晚

1. 为什么会有大端模式和小端模式

在计算机中，我们知道数据是按照字节存储的，如果数据都是单字节存储，就不涉及存储顺序的问题。但是，大多数情况下，数据不是按照单字节的方式存储的，例如会有类似于int，double等数据类型，这就涉及到存储顺序的问题了，于是也就出现了两种存储方：大端模式(big endian)和小端模式(little endian)。

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。

2. 大端模式与小端模式的存储方式

• 大端模式(顺序)：高字节在前（高字节存放在地址的低端），低字节在后
• 小端模式：高字节在后，低字节在前

• 大端模式的优点：符号位的判定固定为第一个字节，容易判断正负。
• 小端模式的优点：强制转换数据不需要调整字节内容

2.1 举例说明一

以0x1234为例进行说明。

地址	0x4000（低地址）	0x4001（高地址）
大端存储	0x12	0x34
小端存储	0x34	0x12

2.2 举例说明二

下面来看看数组在大端模式和小端模式的存储区别，以unsigned int value = 0x12345678进行说明，假设有unsigned char buf[4]的一个数组。

• 大端模式

buf[3] (0x78) – 高地址，存放低位（字节）
buf[2] (0x56)
buf[1] (0x34)
buf[0] (0x12) – 低地址，存放高位（字节）

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

• 小端模式

buf[3] (0x12) – 高地址，存放高位（字节）
buf[2] (0x34)
buf[1] (0x56)
buf[0] (0x78) – 低地址，存放低位（字节）

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

可见，大端模式和字符串的存储模式类似。

3. 用代码判断大端和小端

3.1 union判断

使用union类型共享内存的判断方法。联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放

bool IsBigEndian()
{
    union
    {
        unsigned short a ;//2个字节
        char b ;//高地址
    } c;

    c.a =0x0102 ;

    if(c.b ==1)//如果高地址存放低字节
        return true ;
    else
        return false ;
}

3.2 int判断法

直接取int类型的高地址

bool IsBigEndian()
{
    int a =1 ; 
    if(((char*)&a)[3] ==1)//直接取高地址
        return true ;
    else
        return false ;
}

4. Intel格式与Motorola格式

在进行CAN总线通信设计或者测试过程中,经常看到CAN总线信号的编码格式有两种定义:Intel格式与Motorola格式。Motorola是大端字节序，Intel是小端字节序。

4.1 CAN报文

CAN总线上有4种报文：数据帧、远程帧、错误帧、超载帧。其中只有数据帧真正承载数据。假设报文中含有8各字节的数据，共8*8 = 64 bit。

• 如果位编号从右至左（R2L），那么：

 7   6   5   4   3   2   1   0
--------------------------------
                                | 0
                                | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
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• 如果位编号从左至右（L2R），那么：

 0   1   2   3   4   5   6   7
--------------------------------
                                | 0
                                | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
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这两种编号方式中，字节的编号是一样的，位的编号不同。CAN报文是串行发送的，CAN节点在发送报文时，不论如何编号，总是从表的左上第一位开始发送。从左至右，从上至下。

4.2 Intel格式与Motorola格式排列

使用<或者>表示信号的衔接点。

• Intel格式

Intel格式的信号的每位，从MSB（高字节）到LSB（低字节），按照从右至左，从上至下的顺序排列（向右上角塞）

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
>.. ... ... ... ... ... ... MSB | 0
                LSB ... ... ..> | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
                                | 6
                                | 7

• Motorola格式

而Motorola格式的信号，从MSB（高字节）到LSB（低字节），按照每位从左至右，从上至下排列（向左上角塞）

 x   x   x   x   x   x   x   x
--------------------------------
MSB ... ... ... ... ... ... ..< | 0
<.. ... ... LSB                 | 1
                                | 2
                                | 3
                                | 4
                                | 5
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从上面可以看出，Motorola格式对can报文的解析更加友好。