嵌入式编程中的高低位交换如何实现？
最近的协议中遇到字节高低位转换的问题，于是偷懒上网查看，遇到类似的问题，也认识一个新的名字，叫做蝶式交换
问题是这样子的
协议要求字节低位在左，高位在右，对每个字节做转换处理，逐个交换其高低位，例如11010001，经过0->7，1->6，2->5，3->4对应位的交换，变成10001011。
这里就需要有位操作的知识，参考 位操作运算有什么奇技淫巧?(附源码)
这里我们以8位数据高低位转换为例子：
1#include <stdio.h>
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//由于二进制直观，故写了一个打印二进制的函数
29void printBin(int n)
30{
31 int len = sizeof(n)*8;//总位数。
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<<i)) break;
41 }
42
43 for(;i>=0; i --)
44 printf('%d', (n&(1<<i)) != 0);
45}
熟悉位操作，上述代码实现起来就比较简单。在嵌入式开发中这类问题通常使用蝶式交换法和查表法来实现。
高阶实现？
查表法就是将一些值存到内存中，在需要计算的时候查表，但是这种方法会占用额外的存储空间。
所以这里主要介绍一下蝶式交换法，我们以8位数据转换为例。
假设原始序列为：
1 2 3 4 5 6 7 8目标序列为：
8 7 6 5 4 3 2 1
那么流程图如下：
由此完成了整个位的逆序转换，同样以11010001为例，下面是具体的实现代码：
1#include <stdio.h> 2 3unsigned char highAndLowShiftHEX(unsigned char ); 4void printBin(int ); 5 6int main () { 7 8 highAndLowShiftHEX(209); 9 return 0;10}1112unsigned 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}2122//由于二进制直观，故写了一个打印二进制的函数23void printBin(int n)24{25 int len = sizeof(n)*8;//总位数。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<<i)) break;35 }3637 for(;i>=0; i --)38 printf('%d', (n&(1<<i)) != 0);39}交换字节的高低位并不是一个很常见的问题，遇到该问题时，需要经过仔细的分析，加上对C语言位操作的熟练掌握，就能够很好的解决这一类的问题。
扩展
那么我们将其扩展到16位半字数据的高低位转换。
其实原理是跟8位的时候是一样的，采用简单的移位方式对数据的高低位进行转换。熟悉位操作的话代码就相对简单了。
下面是对该思路的具体实现。
1#include <stdio.h>
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//由于二进制直观，故写了一个扩展的打印二进制的函数
14void expandPrintBin(int val2)
15{
16 int i,k;
17 unsigned char *p = (unsigned char*)&val2 + 3; //从低位到高位,低端字节计算机
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 << i))
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}
同样的所谓的蝶式交换法，我引用了字节交换法的例子，我们可以演算一下：
假设原始序列为：
a b c d e f g h i j k l m n o p目标序列为：
p o n m l k j i h g f e d c b a
那么流程图如下：
由此完成了整个位的逆序转换，完成了算法的拓展，以1001011001011011为例，下面是具体的实现代码：
1#include <stdio.h> 2 3unsigned short highAndLowShiftHEX(unsigned short data); 4void expandPrintBin(int val2); 5 6int main () { 7 8 highAndLowShiftHEX(38491); 9 return 0;10}1112unsigned short highAndLowShiftHEX(unsigned short data)13{14 data = (data << 8) | (data >> 8); //010110111001011015 data = ((data << 4) & 0xF0FF) | ((data >> 4) & 0xFF0F); //101101010110100116 data = ((data << 2) & 0xCCCC) | ((data >> 2) & 0x3333); //111001011001011017 data = ((data << 1) & 0xAAAA) | ((data >>1 ) & 0x5555); //110110100110100118 printf(' after shift data=%x \n',data); 19 expandPrintBin(data);20 return data; 21}2223//由于二进制直观，故写了一个扩展的打印二进制的函数24void expandPrintBin(int val2)25{26 int i,k;27 unsigned char *p = (unsigned char*)&val2 + 3; //从低位到高位,低端字节计算机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 << i))34 printf('1');35 else36 printf('0');37 }38 printf(' ');39 }40}对于这种交换位的问题，在嵌入式开发中会经常遇到，熟悉掌握位操作还有调试手段很重要。熟练的利用好C语言的移位操作，就能快速的解决此类问题。
总结
上面的问题关键还是位操作的灵活妙用，其次是写了两个打印二进制的函数，方便使用，代码可以直接使用，调试不易，欢迎点赞，在看，转发也是厚爱，我们下一期，再见！