ARM体系结构下浮点数的Middle-Endian存储问题
Ofweek 2022-11-30

  由于可移植性好,相当一部分都是用C/C++语言开发的,而C/C++语言编写的程序中数据存储字节顺序是与编译平台所用的CPU相关的,所以嵌入式软件移植过程中,数据存储字节顺序是需要重点处理的地方。

  在嵌入式GIS软件从x86体系结构下移植到ARM体系结构的过程中,遇到了浮点数据存储字节顺序的问题。该问题既不是Big-Endian,也不是Little-Endian,而是Middle-Endian字节顺序。本文先介绍该嵌入式GIS软件开发平台和运行平台,再对移植过程中遇到的问题进行跟踪和分析。找到问题根源,最终给出两种解决方案。

  1 嵌入式GIS软件

  嵌入式GIS软件是用C++语言开发的,运行在PDA上的嵌入式软件。

  在以嵌入式硬件设备为硬件平台的基础上,内核版本为2.4.30的嵌入式Linux操作系统和QT/Embedded图形界面开发包构成了嵌入式GIS软件的

  软件平台。嵌入式GIS软件通过第三方库GDAL/OGR,提供对多种格式(如Shapefile、mapinfo)等矢量电子地图的读取操作。

  嵌入式GIS软件的运行平台是以ARM920T为处理器的三星公司的SMDK开发板。电子地图数据来自官方发布的某区域电子地图数据。

  嵌入式GIS软件在x86上调试通过后,使用2.95.3版本的arm-linux-gcc编译器交义编译嵌入式GIS软件和其他组件;最终将该软件移植到SMDK上运行。

  移植到SMDK开发板上之后,嵌入式GIS软件能够正常显示软件框架;在读取Shapefile格式电子地图时,进入死循环状态。根据debug信息显示,嵌入式GIS软件所读取的Shapefile电子地图显示范围的4个double类型数值,与X86下读取的数值不一致。例如,Shapefile文件中的数据为-3.383 700,而在ARM平台下凄出的数值则为7.49530le+68。ARM体系结构下读出的错误数据将导致嵌入式GIS软件运行时逻辑出错,不能正确最示电子地图。

  2 Middle-Endian

  在不同的体系结构之问移植嵌入式软件时,数据存储字节顺序是需要处理的问题之一。

  提到数据存储字节顺序,就要提到Big-Endian和Little-Endian。在各个体系结构处理器设计之初,Big-Endian和Little-Endian的分歧就一直存在,它们代表着每个字节在不同体系结构下的不同存储方式。如图2所示,数值0x1234ABCD在不同的字节顺序下具有不同存储顺序。

  字节顺序的不同,经常导致读取跨平台的文件数据不一致。针对嵌入式GIS软件移植过程中发生的数据不一致问题,对ARM体系结构的字节顺序进行了测试,方法如下:

  return(htONl(1)==1)?BIG:LITTLE;

  测试结果显示,ARM同x86一样.采用的是Little-Endian字节顺序存储数据,并不存在Big-Endilan和Lit-tle-Endian之间转换不当的问题。

  使用简单的二进制数据文件模拟x8

6下的Shapefile 文件。在x86体系结构下,分别在二进制文件中写入int、f1oat和double类型数据,得到x86下的数据文件。将该数据文件转移到SMDK开发板上,读取该数据文件中的数值并打印。

  测试结果显示ARM体系结构下读取x86体系结构下生成的二进制文件,int和float类型数据与x86体系结构下一致,只有double类型数据不一致。经过进一步验证,将double类型数据以十六进制形式打印,就可以发现问题的关键,如图3所示。

  同样的double类型数据0x1234 ABCD,在ARM体系结构下读出变成0xABCD1234。所以在ARM平台下读取的地图数据发生了变化,导致嵌入式GIS软件逻辑判断出错,不能正确运行。

  原来ARM处理器对浮点数double类型的存储不支持IEEE标准,既不是Litrlc-Endian字节顺序,也不是Big-Endian字节顺序。在ARM平台下,每个double类型分为两个字,每个字内部采用Little Endian字节顺序,而两个字之间采用Big Endian字节顺序组织,即MiddleEndian字节顺序。

  目前还不能通过硬件或者软件调节改变ARM体系结构对double类型数据的存储顺序,因此,对于类似嵌入式GIS软件这样需要读取其他体系结构平台下生成的二进制文件的程序,都需要对double类型数据的存储顺序进行处理。

  3 解决方案

  针对ARM体系结构下double类型数据存储的Middle-Endian问题,有两种解决方案。

  (1)修改跨体系结构数据文件

  将跨体系结构文件中的double类型数据改成用文本格式存储。文本格式在跨体系结构的传输中不会改变其存储格式,从而保证读取的数据一致。但是嵌入式GIS软件的数据是官方发布的数据,很难对其进行修改,所以在本软件中这种方法不适用。

  (2)应用程序中添加Middle-Endian处理

  同Little-Endian和Big-Endian的处理类似,在底层代码中,凡是涉及double类型的数据读/写操作,都要事先对double类型的数据进行调换,以保证double类型数据存储的跨体系结构一致性。

  嵌入式GIS软件是通过调用GDAL/OGR中的shpopen.c文件提供的函数对Shapefile文件进行读/写操作的。所以在shpopen.c文件中添加对Middle-Endian字节顺序进行判断的函数void EndianType(void。

  通过对浮点数1.982031在软件运行平台下的十六进制数值和其在x86下十六进制数值的比较,确定该运行平台是何种字节顺序。

  经过验证,一旦该平台采用Middle-Endian字节顺序存储double类型数据,则可利用函数“void SwapWord(int length,dout)e*dValue);”对double类型数据进行交换,以获取正确的存储顺序。

  经过修改后的sbpopen.c文件,增加了对ARM体系结构下Middle-Endian字节顺序的支持,最终解决了Micidle-

  Endian的问题,能够正确显示电子地图数据。

  4 小 结

  本文描述了嵌入式GIS软件从x86平台移植到ARM体系结构平台的过程中遇到的浮点数存储字节顺序问题,并对该问题进行了详细分析,最终确定是ARM体系结构下浮点数的Middle-Endian存储问题,并提供了解决方案。希望本文的开发经验可以对嵌入式GIS软件开发者提供一些有用的帮助。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 【7.24 深圳】2025国际AI+IoT生态发展大会/2025全球 MCU及嵌入式技术论坛


  • 相关技术文库
  • 单片机
  • 嵌入式
  • MCU
  • STM
  • 3AT89C51单片机引脚说明及引脚图

    AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU...

    昨天
  • 51单片机对LCD1602液晶的驱动设计

    51单片机——LCD1602 1、1602液晶读写时序 (1)、读状态 RS=L,R/W=H,E=H。(判断忙完毕后释放总线) (2)、读数据 RS=H,R/W=H,E=H。 (3)、写指令 RS=L,R/W=L,D0~D7=指令码,E=高脉冲 (4)、写数据 RS=H,R/W=L,D0~D...

    昨天
  • 单片机串口如何接收不定长数据的?

    我们在使用其他STM32的单片机的时候,会发现有些困难,会发现常用的方法并不能用,在还没有接收完数据的时候,就解决不了。于是,只能用通用的方法来解决了。 这个通用的方法,其实原理和使用IDLE的原理一样:...

    昨天
  • ARM处理器的选型原则

    鉴于ARM微处理器的众多优点,随着国内外嵌入式应用领域的逐步发展,ARM微处理器必然会获得广泛的重视和应用。但是,由于ARM微处理器有多达十几种的内核结构,几十个芯片生产厂家,以及千变万化的内部功能配置组合,...

    前天
  • 有哪些低功耗设计方法?单片机系统低功耗设计要点介绍

    功耗,已经是一个老生常谈的话题了。对于功耗,大家多多少少有所了解。目前,很多产品的宣传里便带有低功耗噱头。为增进大家对功耗的认识,本文将基于两点介绍功耗:1.低功耗主要设计方法,2.单片机系统低功耗设计...

    前天
  • 8位32位MCU如何选择?如何选择合适的MCU?

    MCU,对于普通人而言,是一个高大上的存在。但是,在工业中,MCU确实常见产品。为增进大家对MCU的认识,本文将基于两点介绍MCU:1.8位MCU和32位MCU如何选择?2.如何选择合适的MCU。如果你对MCU具有兴趣,不妨继续往...

    07-09
  • ARM开发:一 ARM微处理器概述

    1.1ARM-Advanced RISC Machines ARM(Advanced RISC Machines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。 1991年ARM公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术...

    07-08
  • 分析C51单片机的一些误区和注意事项

    简介:常看见初学者要求使用_at_,这是一种谬误,把C当作ASM看待了。在C中变量的定位是编译器的事情,初学者只要定义变量和变量的作 用域,编译器就把一个固定地址给这个变量。怎么取得这个变量的地址?要用指针。 1) C...

    07-08
  • 51单片机几个延时程序

    简介:51单片机几个精确延时程序:在精确延时的计算当中,最容易让人忽略的是计算循环外的那部分延时,在对时间要求不高的场合,这部分对程序不会造成影响. 一. 500ms延时子程序(晶振12MHz,一个机器周期1us.) 程...

    07-08
  • 总结单片机软件抗干扰的几种办法

    简介:在提高硬件系统抗干扰能力的同时,软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。下面以MCS-51单片机系统为例,对微机系统软件抗干扰方法进行研究。 1、软件抗干扰方法的研究 在工程实践中...

    07-08
  • 基于C51单片机实现汽车座椅自动控制系统的软硬件设计

    引言 随着人们生活水平的提高,对汽车座椅的舒适性要求也越来越高,要求对汽车座椅地调节能够更加简单、方便、快捷。目前,汽车座椅位置的调节多采用基于手动调节方式的机械和电动控制两种方式。汽车座椅位置的调节...

    07-02
  • MCS51单片机程序设计时堆栈的计算方法解析

    用C语言进行MCS51系列单片机程序设计是单片机开发和应用的必然趋势。Keil公司的C51编译器支持经典8051和8051派生产品的版本,通称为Cx51。应该说,Cx51是C语言在MCS51单片机上的扩展,既有C语言的共性,又有它自己...

    07-02
下载排行榜
更多
评测报告
更多
广告