如何从两个寄存器中读取2的补码值为int

Question

我试图从STC3100电池监视器IC中读取值，但是我得到的值不正确。什么是数据表说：

The temperature value is coded in 2’s complement format, and the LSB value is 0.125° C. 

REG_TEMPERATURE_LOW, address 10, temperature value, bits 0-7 
REG_TEMPERATURE_HIGH, address 11, temperature value, bits 8-15 

这是数据表：http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/CD00219947.pdf

我有我的代码：

__u8 regaddr = 0x0a; /* Device register to access */ 
__s32 res_l, res_h; 

int temp_value; 
float temperature; 

res_l = i2c_smbus_read_word_data(myfile, regaddr); 
regaddr++; 
res_h = i2c_smbus_read_word_data(myfile, regaddr); 
if (res_l < 0) { 
    /* ERROR HANDLING: i2c transaction failed */ 
} else { 
    temp_value = (res_h << 8)+res_l; 
    temperature = (float)temp_value * 0.125; 
    printf("Temperature: %4.2f C\n", temperature); 
} 

我在做什么错？这不是我应该如何将2的补码值复制到int？

Answer 1

i2c_smbus_read_word_data()将从设备上的指定寄存器开始读取16位，因此单个i2c_smbus_read_word_data()将读取您感兴趣使用单个i2c事务的两个寄存器。

i2c_smbus_read_word_data()将从设备读取的16位作为无符号数量返回 - 如果有错误，则返回i2c_smbus_read_word_data()将为负数。你应该能够读取温度传感器，像这样：

__u8 regaddr = 0x0a; /* Device register to access */ 
__s32 res; 

int temp_value; 
float temperature; 

res = i2c_smbus_read_word_data(myfile, regaddr); 

if (res < 0) { 
    /* ERROR HANDLING: i2c transaction failed */ 
} else { 
    temp_value = (__s16) res; 
    temperature = (float)temp_value * 0.125; 
    printf("Temperature: %4.2f C\n", temperature); 
} 

为了从评论解决的问题：

的i2c_smbus_read_word_data()函数返回从I2C总线获得的数据的16位作为一个无符号的16位如果没有错误，则返回值。一个16位无符号值可以很容易地在函数返回的32位int中表示，所以根据定义，16位数据不能为负数。当且仅当出现错误时，res将为负数。

将16位值解释为（可能为负数）二进制补码值由(__s16)演员res处理。这取得res中的值并将其转换为有符号的16位int表示。严格地说，它是关于如何处理负数的实现定义。我相信在Linux的实现中，这总是将res的低16位作为二进制补码来处理。

如果你关心(__s16)投的实现定义方面，您可以通过使用算术，而不是投在咖啡厅的答复避免：

temp_value = (res > 0x7fff) ? res - (0xffff + 1) : res; 

将执行正确的转换到即使你碰巧在一台补货机上运行，​​这个负值（Linux甚至支持在这样的事情上运行吗？）。

另请注意，上面发布的代码假设您运行在小端机器上 - 在将数据转换为负值之前，您需要在大端机器上适当地交换字节。但是目标CPU代表整数值（大/小，一或二）：

__u16 data = __le16_to_cpu((__u16) res); 

// convert negative two's complement values to native negative value: 
int temp_value = (data > 0x7fff) ? data - (0xffff + 1) : data; 

Answer 2

从你的文章中不清楚i2c_smbus_read_word_data的数据类型是什么，但是如果可能返回负值，它不能只是无符号字节。我会使用res_l & 0xff 和res_h & 0xff，因为它们不应该包含任何感兴趣的内容。

Answer 3

在您的代码中，如果int碰巧是32位类型，则表达式temp_value = (res_h << 8) + res_l;不会为负值生成正确的结果，因为级联是16位，符号位没有扩展。

您应该避免任何隐式转换并准确指定您想要发生的事情。隐式转换规则以及signed和unsigned之间的转换是神秘的，并且可能会产生意想不到的结果。将表达式拆分成更小的部分也将有助于调试，因为您将能够准确查看哪种类型的转换或按位操作不正确。

我还建议算术和按位运算的一致性优先选择(a << 8) | b或(a * 256) + b而不是(a << 8) + b。

__u8 tlow = (__u8)(res_l & 0xff) ; 
    __u8 thigh = (__u8)(res_h & 0xff) << 8 ; 
    __s16 temp_value = (__s16)((thigh << 8) | tlow); 

    temperature = (float)temp_value * 0.125f ; 
    printf("Temperature: %4.2hf C\n", temperature); 

它不是完全必要要明确与遮蔽和铸造或打破它，因为我有更多的变量，但它避免必须知道，发生在混合隐式转换的复杂细节类型表达式，并且使读者和编译器非常清楚你打算发生什么。由于您可以在调试器中观察这些中间值（您使用调试器正确！），所以它也使调试变得更加简单。

如果你喜欢简洁那么你的原代码，可以通过使temp_value一个__s16或铸造表达__s16来进行调整，但由于这已经绊倒你，我不会推荐它，它也可能绊倒后来必须维护或重用此代码的人。 Nontheless以下任何一种情况将工作：

__s16 temp_value = (res_h << 8) | res_l ; 

或

int temp_value = (__s16)((res_h << 8) | res_l); 

最后一个至少有导致int，这既是你问什么，可能更安全的任何后续条款算术运算。

如果你想证明你真的打算投给__s16然后分配给int，然后使它明确：

int temp_value = (int)((__s16)((res_h << 8) | res_l)); 

因为一些不幸的维护者以后可能会认为这是一个错误，并试图“正确“吧！

Answer 4

您需要正确处理高位。要做到这一点最简单的方法是：

s32 temp_value = (res_h << 8) | res_l; 
if (temp_value > 32767) 
    temp_value -= 65536; 

不要忘记检查，如果res_h交易失败了。