将原始 14 位二进制补码转换为带符号的 16 位整数

Question

我正在使用一个加速度计在嵌入式 C 中做一些工作，该加速度计以 14 位 2 的补码形式返回数据。我将此结果直接存储到 uint16_t 中。稍后在我的代码中，我试图将这种“原始”形式的数据转换为带符号的整数，以在我的其余代码中表示/使用。

我无法让编译器理解我正在尝试做的事情。在下面的代码中，我检查第 14 位是否已设置(意味着数字为负数)，然后我想反转这些位并加 1 以获得数字的大小。

int16_t fxls8471qr1_convert_raw_accel_to_mag(uint16_t raw, enum fxls8471qr1_fs_range range) {
  int16_t raw_signed;
  if(raw & _14BIT_SIGN_MASK) {
    // Convert 14 bit 2's complement to 16 bit 2's complement
    raw |= (1 << 15) | (1 << 14); // 2's complement extension
    raw_signed = -(~raw + 1);
  }
  else {
    raw_signed = raw;
  }
  uint16_t divisor;
  if(range == FXLS8471QR1_FS_RANGE_2G) {
    divisor = FS_DIV_2G;
  }
  else if(range == FXLS8471QR1_FS_RANGE_4G) {
    divisor = FS_DIV_4G;
  }
  else {
    divisor = FS_DIV_8G;
  }

  return ((int32_t)raw_signed * RAW_SCALE_FACTOR) / divisor;
}

不幸的是，这段代码不起作用。反汇编告诉我，出于某种原因，编译器正在优化我的语句 raw_signed = -(~raw + 1); 我如何实现我想要的结果？

数学在纸面上是可行的，但我觉得编译器出于某种原因与我作对:(。

Answer 1

将 14 位 2 的补码值转换为 16 位有符号，同时保持该值仅需以下几步:

int16_t accel = (int16_t)(raw << 2) / 4 ;

左移将符号位插入 16 位符号位位置，除以四恢复大小但保持其符号。除法避免了右移的实现定义行为，但通常会在允许的指令集上导致单个算术右移。强制转换是必要的，因为 raw << 2是一个 int表达式，除非 int是 16 位，除法将简单地恢复原始值。

不过，将加速度计数据左移两位并将其视为传感器最初是 16 位会更简单。将所有内容标准化为 16 位的好处是，如果您使用最多 16 位的传感器，则无需更改代码。幅度只会增加四倍，最低有效两位将为零 - 无信息是增益还是损失，在任何情况下缩放都是任意的。

int16_t accel = raw << 2 ;

在这两种情况下，如果您想要无符号的大小，那么这很简单:

int32_t mag = (int32_t)labs( (int)accel ) ;