将 uint32 浮点表示形式转换为 uint8

Question

无需赘述，我有两个嵌入式系统，它们都不能使用浮点库。在它们之间是一个移动应用程序，其中执行一些计算。一次计算需要保持精度。该值作为字节数组通过蓝牙发送到客户端。收到后，我将其存储为 uint32。然后，此值会再次与需要精度的移动应用程序共享。那里没有问题，因为我能够使用 Java 的 ByteBuffer 类。问题是我还需要将此值作为 uint8 与 Z80 微处理器共享，因为它通过 UART 传输，并用作 ADC 计数 (0-255)，因此它会失去精度(但不需要它)结束)。

所以我在我的移动应用程序中使用 Java 执行此操作:

int bits = Float.floatToIntBits(fAdcCount);
byte[] b = new byte[4];
b[0] = (byte)(bits & 0xff);
b[1] = (byte)((bits >> 8) & 0xff);
b[2] = (byte)((bits >> 16) & 0xff);
b[3] = (byte)((bits >> 24) & 0xff);

b 然后在 BLE 特征写入中发送到 BLE 微 Controller 。然后，BLE 微 Controller 将此缓冲区读取为 little-endian 32 位字，并将其存储在 uint32 中。在调试器中查看此 uint32 会显示正确的值，就像我上面所说的那样，我可以将此 uint32 放回字节数组并将其发送到移动应用程序并使用 Java 的 ByteBuffer 类读取它。这工作正常，我得到了正确的浮点值。

问题是我需要将此浮点表示的整数部分作为 uint8 通过 UART 发送到 Z80 微处理器，因为它用作从 0-255 的 ADC 计数。

那么，我怎样才能将包装成 uint32(小端字节顺序)的浮点值转换为失去精度的 uint8？我也知道范围是从 0-255，这意味着永远不会有任何大于 255.0 的东西要转换。

例如，如果我有这个:

uint32 fValue = 0x43246ADD；//= 164.417...

如果不使用 float，我怎样才能得到它？:

uint8 结果 = 164;

Answer 1

一些简单测试的代码来启动 OP。使用大量常量以允许自定义和不同程度的错误检查。 OP 没有解决四舍五入问题:四舍五入到最接近的值、朝向 0 或 ??。以下截断为 0。

#include <stdint.h>
#define MANTISSA_BIT_WIDTH 23
#define BIASED_EXPO_MAX 255
#define EXPO_BIAS 127
#define SIGN_MASK 0x80000000

unsigned DN_float_to_uint8(uint32_t x) {
  if (x & SIGN_MASK) return 0; // negative
  int expo = (int) (x >> MANTISSA_BIT_WIDTH);
  if (expo == 0) return 0;  // sub-normal
  if (expo == BIASED_EXPO_MAX) return 255;  // Infinity, NaN
  expo -= EXPO_BIAS;
  if (expo > 7) return 255; // too big
  if (expo < 0) return 0; // wee number
  uint32_t mask = ((uint32_t)1 << MANTISSA_BIT_WIDTH) - 1;
  uint32_t mantissa = mask & x;
  mantissa |= mask + 1;
  mantissa >>= (MANTISSA_BIT_WIDTH - expo);
  return mantissa;
}

#include <stdio.h>
int main() {
  printf("%u\n", DN_float_to_uint8(0x43246a00)); // 164
  printf("%u\n", DN_float_to_uint8(0x437e0000)); // 254
  printf("%u\n", DN_float_to_uint8(0x437f0000)); // 255
  printf("%u\n", DN_float_to_uint8(0x43800000)); // 256
  printf("%u\n", DN_float_to_uint8(0x3f7fffff)); // 0.99999994
  printf("%u\n", DN_float_to_uint8(0x3f800000)); // 1
  printf("%u\n", DN_float_to_uint8(0x40000000)); // 2
  return 0;
}

输出

164
254
255
255
0
1
2

有用 IEEE 754 Converter

---

要将正值四舍五入到最接近的值(有很多方法可以解决)，从零开始，只需查看要移出的最后一位。

  // mantissa >>= (MANTISSA_BIT_WIDTH - expo);
  // return mantissa;

  // shift as needed expect for 1 bit
  mantissa >>= (MANTISSA_BIT_WIDTH - expo - 1);
  // now shift last bit
  mantissa = (mantissa + 1) >> 1;
  // Handle special case
  if (mantissa >= 256) mantissa = 255;
  return mantissa;