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精品文档-下载后可编辑C程序中用union实现浮点数与IEEE格式转换-基础电子1.问题的提出

笔者在系统开发中采用RS485实现单片机与外围设备的通信，通信采用通用串行接口协议（USS），按照串行总线的主从通讯原理来确定访问的方法。USS规定了一套严格的通信规则，关于浮点数参数值，USS规定采用IEEE-754格式进行传送。例如，浮点数50.0,在通信中传送的是它的IEEE-754格式，即4字节的十六进制424800H.因此，单片机的C程序，在发送或接收外围设各的参数值时，需要解决如何实现浮点数与IEEE格式转换的问题。

2.IEEE浮点数的格式

在计算机中，浮点数的存储均采用4字节的IEEE-754格式。例如，浮点数50.0的IEEE表示形式如下：二进制：

其中，位表示符号，"1"表示负，"0"表示正；第23~30位表示阶码。注意：阶码是以2为底的指数再加上偏移量127.第0~22位是尾数部分。尾数的整数部分永远为1，因此不予保存，但它是隐含存在的。一个浮点数计算式为：

例如，前面绘出的浮点数的表示形式中，s=0,n=132,m=（1/2+0/4+0/8+1/16+0/32+……），则计算结果为50.0.

3.浮点数与IEEE格式转换

在初的C语言编程中，笔者根据上面介绍的IEEE表示形式，采用移位计算的方法实现浮点数和IEEE格式转换。当接收到外围设备传来的4字节IEEE格式参数值时，依次将符号、阶码、尾数通过移位取出，然后按照IEEE计算规则计算出对应的浮点数。当需要发送给外围设备的浮点数时，按相反的方法将其转化为IEEE格式后再发送出去。

笔者一直感觉上述方法太麻烦，而且效率太低。后来笔者想到，既然在C语言中浮点数本身就是采用IEEE格式来存储的，能否利用C语言本身的机制来实现浮点数和IEEE格式的转换？经过尝试，发现利用unlon数据类型可以很好地完成这工作，即只需定义下面这个union类型：

注意：类型定义的后面别忘了还有个符号";",union类型虽然有两个内部变量，但两个内部变量占用同-地址空间，它只占用4个字节。内部float变量a（占用4个字节）和char数组b（同样占用4个字节）从同一个地址开始存放，并共享同一块内存空间。C语言中，对于单精度浮点数a,采用四个字节（IEEE格式）来存储，依次存储在四个连续的存储单元内，低字节存储在低地址存储单元，高字节存在高地址存储单元；字符数组b也采用和a同样的存储方式。利用unlon数据类型，可以直接访问浮点数以IEEE格式存放在存储单元中的十六进制字节，通过直接读取或修改这些十六进制字节，便可以巧妙地实现浮点数与IEEE格式的转换。

（1）IEEE格式转换浮点数

当单片机接收来自USS总线的数据时，只需将4个字节的数据放到内部变量b中，再访问内部变量a,即可实现转换。下面给出示意程序，供参考。

（2）浮点数转换IEEE格式

当单片机处理好数据后，需要把浮点型的数据转换成IEEE格式，输出给USS总线。只需把数据赋予内部

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