第六十一节:组合BCD码,非组合BCD码,以及数值三者之间的相互转换和关系。
开场白:
本来这一节打算讲大数据的加法运算的,但是考虑大数据运算的基础是非组合BCD码,所以多增加一节讲BCD码的内容。
计算机中的BCD码,经常使用的有两种格式,即组合BCD码,非组合BCD码。
组合BCD码,是将两位十进制数,存放在一个字节中,例如:十进制数51的存放格式是0101 0001。
非组合BCD码,是将一个字节的低四位编码表示十进制数的一位,而高4位都为0。例如:十进制数51的占用了两个字节的空间,存放格式为:00000101 00000001。
这一节要教大家两个知识点:
- 第一个:如何编写组合BCD码,非组合BCD码,以及数值三者之间的相互转换函数。
- 第二个:通过转换函数的编写,重温前面几节所讲到的指针用法。
具体内容,请看源代码讲解。
- (1)硬件平台:
- 基于朱兆祺51单片机学习板。
- (2)实现功能:
- 波特率是:9600 。
- 通过电脑串口调试助手模拟上位机,往单片机发送EB 00 55 XX YY YY … YY YY 指令,其中EB 00 55是数据头,XX 是指令类型。YY是具体的数据。
- 指令类型01代表发送的是数值,需要转成组合BCD码和非组合BCD码,并且返回上位机显示。
- 指令类型02代表发送的是组合BCD码,需要转成数值和非组合BCD码,并且返回上位机显示。
- 指令类型03代表发送的是非组合BCD码,需要转成数值和组合BCD码,并且返回上位机显示。
- 返回上位机的数据中,中间3个数据EE EE EE是分割线,为了方便观察,没实际意义。
- 例如:十进制的数据52013140,它的十六进制数据是03 19 A8 54。
- (a)上位机发送数据:eb 00 55 01 03 19 a8 54
- 单片机返回:52 01 31 40 EE EE EE 05 02 00 01 03 01 04 00
- (b)上位机发送组合BCD码:eb 00 55 02 52 01 31 40
- 单片机返回:03 19 A8 54 EE EE EE 05 02 00 01 03 01 04 00
- (c)发送非组合BCD码:eb 00 55 03 05 02 00 01 03 01 04 00
- 单片机返回:03 19 A8 54 EE EE EE 52 01 31 40
- (3)源代码讲解如下:
#include "REG52.H"
#define const_voice_short 40 //蜂鸣器短叫的持续时间
/* 注释一:
* 注意,此处的const_rc_size是20,比之前章节的缓冲区稍微改大了一点。
*/
#define const_rc_size 20 //接收串口中断数据的缓冲区数组大小
#define const_receive_time 5 //如果超过这个时间没有串口数据过来,就认为一串数据已经全部接收完,这个时间根据实际情况来调整大小
void initial_myself(void);
void initial_peripheral(void);
void delay_long(unsigned int uiDelaylong);
void delay_short(unsigned int uiDelayShort);
void T0_time(void); //定时中断函数
void usart_receive(void); //串口接收中断函数
void usart_service(void); //串口服务程序,在main函数里
void eusart_send(unsigned char ucSendData);
void number_to_BCD4(const unsigned char *p_ucNumber, unsigned char *p_ucBCD_bit4); //把数值转换成组合BCD码
void number_to_BCD8(const unsigned char *p_ucNumber, unsigned char *p_ucBCD_bit8); //把数值转换成非组合BCD码
void BCD4_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit4, unsigned char *p_ucNumber); //组合BCD码转成数值
void BCD4_to_BCD8(const unsigned char *p_ucBCD_bit4, unsigned char *p_ucBCD_bit8); //组合BCD码转成非组合BCD码
void BCD8_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit8, unsigned char *p_ucNumber); //非组合BCD码转成数值
void BCD8_to_BCD4(const unsigned char *p_ucBCD_bit8, unsigned char *p_ucBCD_bit4); //非组合BCD码转成组合BCD码
sbit beep_dr = P2 ^ 7; //蜂鸣器的驱动IO口
unsigned int uiSendCnt = 0; //用来识别串口是否接收完一串数据的计时器
unsigned char ucSendLock = 1; //串口服务程序的自锁变量,每次接收完一串数据只处理一次
unsigned int uiRcregTotal = 0; //代表当前缓冲区已经接收了多少个数据
unsigned char ucRcregBuf[const_rc_size]; //接收串口中断数据的缓冲区数组
unsigned int uiRcMoveIndex = 0; //用来解析数据协议的中间变量
/* 注释二:
* 注意,本程序规定数值的最大范围是0至99999999
* 数组中的数据。高位在数组下标大的方向,低位在数组下标小的方向。
*/
unsigned char ucBufferNumber[4]; //数值,用4个字节表示long类型的数值
unsigned char ucBufferBCB_bit4[4]; //组合BCD码
unsigned char ucBufferBCB_bit8[8]; //非组合BCD码
void main()
{
initial_myself();
delay_long(100);
initial_peripheral();
while(1)
{
usart_service(); //串口服务程序
}
}
void number_to_BCD4(const unsigned char *p_ucNumber, unsigned char *p_ucBCD_bit4) //把数值转换成组合BCD码
{
unsigned long ulNumberTemp = 0;
unsigned char ucTemp = 0;
ulNumberTemp = p_ucNumber[3]; //把4个字节的数值合并成一个long类型数据
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位组合BCD码
ucTemp = ulNumberTemp % 10000000 / 1000000;
p_ucBCD_bit4[3] = p_ucBCD_bit4[3] + ucTemp; //后半4位存第7位组合BCD码
p_ucBCD_bit4[2] = ulNumberTemp % 1000000 / 100000;
p_ucBCD_bit4[2] = p_ucBCD_bit4[2] << 4; //前半4位存第6位组合BCD码
ucTemp = ulNumberTemp % 100000 / 10000;
p_ucBCD_bit4[2] = p_ucBCD_bit4[2] + ucTemp; //后半4位存第5位组合BCD码
p_ucBCD_bit4[1] = ulNumberTemp % 10000 / 1000;
p_ucBCD_bit4[1] = p_ucBCD_bit4[1] << 4; //前半4位存第4位组合BCD码
ucTemp = ulNumberTemp % 1000 / 100;
p_ucBCD_bit4[1] = p_ucBCD_bit4[1] + ucTemp; //后半4位存第3位组合BCD码
p_ucBCD_bit4[0] = ulNumberTemp % 100 / 10;
p_ucBCD_bit4[0] = p_ucBCD_bit4[0] << 4; //前半4位存第2位组合BCD码
ucTemp = ulNumberTemp % 10;
p_ucBCD_bit4[0] = p_ucBCD_bit4[0] + ucTemp; //后半4位存第1位组合BCD码
}
void number_to_BCD8(const unsigned char *p_ucNumber, unsigned char *p_ucBCD_bit8) //把数值转换成非组合BCD码
{
unsigned long ulNumberTemp = 0;
ulNumberTemp = p_ucNumber[3]; //把4个字节的数值合并成一个long类型数据
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; //一个字节8位存储第8位非组合BCD码
p_ucBCD_bit8[6] = ulNumberTemp % 10000000 / 1000000; //一个字节8位存储第7位非组合BCD码
p_ucBCD_bit8[5] = ulNumberTemp % 1000000 / 100000; //一个字节8位存储第6位非组合BCD码
p_ucBCD_bit8[4] = ulNumberTemp % 100000 / 10000; //一个字节8位存储第5位非组合BCD码
p_ucBCD_bit8[3] = ulNumberTemp % 10000 / 1000; //一个字节8位存储第4位非组合BCD码
p_ucBCD_bit8[2] = ulNumberTemp % 1000 / 100; //一个字节8位存储第3位非组合BCD码
p_ucBCD_bit8[1] = ulNumberTemp % 100 / 10; //一个字节8位存储第2位非组合BCD码
p_ucBCD_bit8[0] = ulNumberTemp % 10; //一个字节8位存储第1位非组合BCD码
}
void BCD4_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit4, unsigned char *p_ucNumber) //组合BCD码转成数值
{
unsigned long ulTmep;
unsigned long ulSum;
ulSum = 0; //累加和数值清零
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[3];
ulTmep = ulTmep >> 4; //把组合BCD码第8位分解出来
ulTmep = ulTmep * 10000000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[3];
ulTmep = ulTmep & 0x0000000f; //把组合BCD码第7位分解出来
ulTmep = ulTmep * 1000000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[2];
ulTmep = ulTmep >> 4; //把组合BCD码第6位分解出来
ulTmep = ulTmep * 100000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[2];
ulTmep = ulTmep & 0x0000000f; //把组合BCD码第5位分解出来
ulTmep = ulTmep * 10000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[1];
ulTmep = ulTmep >> 4; //把组合BCD码第4位分解出来
ulTmep = ulTmep * 1000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[1];
ulTmep = ulTmep & 0x0000000f; //把组合BCD码第3位分解出来
ulTmep = ulTmep * 100;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[0];
ulTmep = ulTmep >> 4; //把组合BCD码第2位分解出来
ulTmep = ulTmep * 10;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit4[0];
ulTmep = ulTmep & 0x0000000f; //把组合BCD码第1位分解出来
ulTmep = ulTmep * 1;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
//以上代码非常有规律,有兴趣的读者也可以自己想办法把它压缩成一个for循环的函数,可以极大节省容量。
p_ucNumber[3] = ulSum >> 24; //把long类型数据分解成4个字节
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) //组合BCD码转成非组合BCD码
{
unsigned char ucTmep;
ucTmep = p_ucBCD_bit4[3];
p_ucBCD_bit8[7] = ucTmep >> 4; //把组合BCD码第8位分解出来
p_ucBCD_bit8[6] = ucTmep & 0x0f; //把组合BCD码第7位分解出来
ucTmep = p_ucBCD_bit4[2];
p_ucBCD_bit8[5] = ucTmep >> 4; //把组合BCD码第6位分解出来
p_ucBCD_bit8[4] = ucTmep & 0x0f; //把组合BCD码第5位分解出来
ucTmep = p_ucBCD_bit4[1];
p_ucBCD_bit8[3] = ucTmep >> 4; //把组合BCD码第4位分解出来
p_ucBCD_bit8[2] = ucTmep & 0x0f; //把组合BCD码第3位分解出来
ucTmep = p_ucBCD_bit4[0];
p_ucBCD_bit8[1] = ucTmep >> 4; //把组合BCD码第2位分解出来
p_ucBCD_bit8[0] = ucTmep & 0x0f; //把组合BCD码第1位分解出来
}
void BCD8_to_number(const unsigned char *p_ucBCD_bit8, unsigned char *p_ucNumber) //非组合BCD码转成数值
{
unsigned long ulTmep;
unsigned long ulSum;
ulSum = 0; //累加和数值清零
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[7];
ulTmep = ulTmep * 10000000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[6];
ulTmep = ulTmep * 1000000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[5];
ulTmep = ulTmep * 100000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[4];
ulTmep = ulTmep * 10000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[3];
ulTmep = ulTmep * 1000;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[2];
ulTmep = ulTmep * 100;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[1];
ulTmep = ulTmep * 10;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
ulTmep = 0;
ulTmep = p_ucBCD_bit8[0];
ulTmep = ulTmep * 1;
ulSum = ulSum + ulTmep; //累加各位数值
//以上代码非常有规律,有兴趣的读者也可以自己想办法把它压缩成一个for循环的函数,可以极大节省容量。
p_ucNumber[3] = ulSum >> 24; //把long类型数据分解成4个字节
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) //非组合BCD码转成组合BCD码
{
unsigned char ucTmep;
ucTmep = p_ucBCD_bit8[7]; //把非组合BCD码第8位分解出来
p_ucBCD_bit4[3] = ucTmep << 4;
p_ucBCD_bit4[3] = p_ucBCD_bit4[3] + p_ucBCD_bit8[6]; //把非组合BCD码第7位分解出来
ucTmep = p_ucBCD_bit8[5]; //把非组合BCD码第6位分解出来
p_ucBCD_bit4[2] = ucTmep << 4;
p_ucBCD_bit4[2] = p_ucBCD_bit4[2] + p_ucBCD_bit8[4]; //把非组合BCD码第5位分解出来
ucTmep = p_ucBCD_bit8[3]; //把非组合BCD码第4位分解出来
p_ucBCD_bit4[1] = ucTmep << 4;
p_ucBCD_bit4[1] = p_ucBCD_bit4[1] + p_ucBCD_bit8[2]; //把非组合BCD码第3位分解出来
ucTmep = p_ucBCD_bit8[1]; //把非组合BCD码第2位分解出来
p_ucBCD_bit4[0] = ucTmep << 4;
p_ucBCD_bit4[0] = p_ucBCD_bit4[0] + p_ucBCD_bit8[0]; //把非组合BCD码第1位分解出来
}
void usart_service(void) //串口服务程序,在main函数里
{
unsigned char i = 0;
if(uiSendCnt >= const_receive_time && ucSendLock == 1) //说明超过了一定的时间内,再也没有新数据从串口来
{
ucSendLock = 0; //处理一次就锁起来,不用每次都进来,除非有新接收的数据
//下面的代码进入数据协议解析和数据处理的阶段
uiRcMoveIndex = 0; //由于是判断数据头,所以下标移动变量从数组的0开始向最尾端移动
while(uiRcregTotal >= 5 && uiRcMoveIndex <= (uiRcregTotal - 5))
{
if(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex + 0] == 0xeb && ucRcregBuf[uiRcMoveIndex + 1] == 0x00 && ucRcregBuf[uiRcMoveIndex + 2] == 0x55) //数据头eb 00 55的判断
{
switch(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex + 3]) //根据命令类型来进行不同的处理
{
case 1: //接收到的是数值,需要转成组合BCD码和非组合BCD码
for(i = 0; i < 4; i++)
{
ucBufferNumber[3 - i] = ucRcregBuf[uiRcMoveIndex + 4 + i]; //从串口接收到的数据,注意,高位在数组下标大的方向
}
number_to_BCD4(ucBufferNumber, ucBufferBCB_bit4); //把数值转换成组合BCD码
number_to_BCD8(ucBufferNumber, ucBufferBCB_bit8); //把数值转换成非组合BCD码
for(i = 0; i < 4; i++)
{
eusart_send(ucBufferBCB_bit4[3 - i]); ////把组合BCD码返回给上位机观察,注意,高位在数组下标大的方向
}
eusart_send(0xee); //为了方便上位机观察,多发送3个字节ee ee ee作为分割线
eusart_send(0xee);
eusart_send(0xee);
for(i = 0; i < 8; i++)
{
eusart_send(ucBufferBCB_bit8[7 - i]); ////把非组合BCD码返回给上位机观察,注意,高位在数组下标大的方向
}
break;
case 2: //接收到的是组合BCD码,需要转成数值和非组合BCD码
for(i = 0; i < 4; i++)
{
ucBufferBCB_bit4[3 - i] = ucRcregBuf[uiRcMoveIndex + 4 + i]; //从串口接收到的组合BCD码,注意,高位在数组下标大的方向
}
BCD4_to_number(ucBufferBCB_bit4, ucBufferNumber); //组合BCD码转成数值
BCD4_to_BCD8(ucBufferBCB_bit4, ucBufferBCB_bit8); //组合BCD码转成非组合BCD码
for(i = 0; i < 4; i++)
{
eusart_send(ucBufferNumber[3 - i]); ////把数值返回给上位机观察,注意,高位在数组下标大的方向
}
eusart_send(0xee); //为了方便上位机观察,多发送3个字节ee ee ee作为分割线
eusart_send(0xee);
eusart_send(0xee);
for(i = 0; i < 8; i++)
{
eusart_send(ucBufferBCB_bit8[7 - i]); ////把非组合BCD码返回给上位机观察,注意,高位在数组下标大的方向
}
break;
case 3: //接收到的是非组合BCD码,需要转成数值和组合BCD码
for(i = 0; i < 8; i++)
{
ucBufferBCB_bit8[7 - i] = ucRcregBuf[uiRcMoveIndex + 4 + i]; //从串口接收到的非组合BCD码,注意,高位在数组下标大的方向
}
BCD8_to_number(ucBufferBCB_bit8, ucBufferNumber); //非组合BCD码转成数值
BCD8_to_BCD4(ucBufferBCB_bit8, ucBufferBCB_bit4); //非组合BCD码转成组合BCD码
for(i = 0; i < 4; i++)
{
eusart_send(ucBufferNumber[3 - i]); ////把数值返回给上位机观察
}
eusart_send(0xee); //为了方便上位机观察,多发送3个字节ee ee ee作为分割线,注意,高位在数组下标大的方向
eusart_send(0xee);
eusart_send(0xee);
for(i = 0; i < 4; i++)
{
eusart_send(ucBufferBCB_bit4[3 - i]); ////把组合BCD码返回给上位机观察,注意,高位在数组下标大的方向
}
break;
}
break; //退出循环
}
uiRcMoveIndex++; //因为是判断数据头,游标向着数组最尾端的方向移动
}
uiRcregTotal = 0; //清空缓冲的下标,方便下次重新从0下标开始接受新数据
}
}
void eusart_send(unsigned char ucSendData) //往上位机发送一个字节的函数
{
ES = 0; //关串口中断
TI = 0; //清零串口发送完成中断请求标志
SBUF = ucSendData; //发送一个字节
delay_short(400); //每个字节之间的延时,这里非常关键,也是最容易出错的地方。延时的大小请根据实际项目来调整
TI = 0; //清零串口发送完成中断请求标志
ES = 1; //允许串口中断
}
void T0_time(void) interrupt 1 //定时中断
{
TF0 = 0; //清除中断标志
TR0 = 0; //关中断
if(uiSendCnt < const_receive_time) //如果超过这个时间没有串口数据过来,就认为一串数据已经全部接收完
{
uiSendCnt++; //表面上这个数据不断累加,但是在串口中断里,每接收一个字节它都会被清零,除非这个中间没有串口数据过来
ucSendLock = 1; //开自锁标志
}
TH0 = 0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b
TL0 = 0x0b;
TR0 = 1; //开中断
}
void usart_receive(void) interrupt 4 //串口接收数据中断
{
if(RI == 1)
{
RI = 0;
++uiRcregTotal;
if(uiRcregTotal > const_rc_size) //超过缓冲区
{
uiRcregTotal = const_rc_size;
}
ucRcregBuf[uiRcregTotal - 1] = SBUF; //将串口接收到的数据缓存到接收缓冲区里
uiSendCnt = 0; //及时喂狗,虽然main函数那边不断在累加,但是只要串口的数据还没发送完毕,那么它永远也长不大,因为每个中断都被清零。
}
else //发送中断,及时把发送中断标志位清零
{
TI = 0;
}
}
void delay_long(unsigned int uiDelayLong)
{
unsigned int i;
unsigned int j;
for(i = 0; i < uiDelayLong; i++)
{
for(j = 0; j < 500; j++) //内嵌循环的空指令数量
{
; //一个分号相当于执行一条空语句
}
}
}
void delay_short(unsigned int uiDelayShort)
{
unsigned int i;
for(i = 0; i < uiDelayShort; i++)
{
; //一个分号相当于执行一条空语句
}
}
void initial_myself(void) //第一区 初始化单片机
{
beep_dr = 1; //用PNP三极管控制蜂鸣器,输出高电平时不叫。
//配置定时器
TMOD = 0x01; //设置定时器0为工作方式1
TH0 = 0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b
TL0 = 0x0b;
//配置串口
SCON = 0x50;
TMOD = 0X21;
TH1 = TL1 = -(11059200L / 12 / 32 / 9600); //这段配置代码具体是什么意思,我也不太清楚,反正是跟串口波特率有关。
TR1 = 1;
}
void initial_peripheral(void) //第二区 初始化外围
{
EA = 1; //开总中断
ES = 1; //允许串口中断
ET0 = 1; //允许定时中断
TR0 = 1; //启动定时中断
}
总结陈词:
有了这一节非组合BCD的基础知识,下一节就开始讲大数据的算法程序。这些算法程序经常要用在计算器,工控,以及高精度的仪器仪表等领域。C语言的语法中不是已经提供了+,-,*,/这些运算符号吗?为什么还要专门写算法程序?因为那些运算符只能进行简单的运算,一旦数据超过了unsigned long(4个字节)的范围就会出错。而这种大数据算法的程序是什么样的?欲知详情,请听下回分解----大数据的加法运算。
(未完待续,下节更精彩,不要走开哦)