摘要：今天我们手动用算法转换一下，在转换之前大家想想，为什么不论工控机、西门子、三菱或是其他品牌PLC，都能正常显示浮点数？其实他们的底层一定离不开数据标准。没错，我们使用IEEE754标准算法进行计算。
在自动化领域，大多数PLC、软件工程师都清楚多个字节如何转为整形，比如转为16/32位有无符号数。但是字节如何转浮点很多工程师就不清楚了。
今天我们手动用算法转换一下，在转换之前大家想想，为什么不论工控机、西门子、三菱或是其他品牌PLC，都能正常显示浮点数？其实他们的底层一定离不开数据标准。没错，我们使用IEEE754标准算法进行计算。
IEEE 754标准是一种广泛使用的浮点数运算标准，它定义了浮点数的表示格式、运算规则以及特殊值的处理方式。以下是关于IEEE 754标准中浮点数表示的关键信息：
浮点数主要由三部分组成：符号位（S）、阶码（E）和尾数（M）。符号位用于表示数的正负，0表示正数，1表示负数。阶码用于表示浮点数的指数部分，采用移码表示，并有一个固定的偏移值。尾数用于表示浮点数的有效数字部分，采用原码表示，且小数点前隐含一个1。根据IEEE 754标准，任意一个二进制浮点数V可以表示为：V = (-1)S * (1+M) * 2(E-偏置值)。其中，M为尾数部分，E为阶码位，S为符号位。尾数M的数值位相当于多表示了1位（因为小数点前隐含一个1），且节省了存储空间。单精度转化过程
双精度转化过程
转化结果
可以看到成功的将Π的字节数组转为单精度和双精度的浮点数
static void Main(string args){/** 标准IEEE 754* 单精度浮点32位 符号位1位+指数位(阶码)8位+尾数码23位 偏置值127* 双精度浮点64位 符号位1位+指数位(阶码)11位+尾数码52位 偏置值1023*/bytesToSingle;BytesToDouble;} static void BytesToSingle{/** 标准IEEE 754* 单精度浮点32位 符号位1位+指数位(阶码)8位+尾数码23位 偏置值127*///获取32位浮点字节数组，也可以通信来自PLC、单片机、仪表等，这里用Π3.1415926对应的字节数组模拟byte bytes = BitConverter.GetBytes((float)Math.PI);//这里先用微软提供的库进行可逆转换验证。float fValue = BitConverter.ToSingle(bytes,0);/** 以下是根据IEEE754标准进行手动计算*///将字节数组转为32位整数uint bits = BitConverter.Touint32(bytes, 0); // 提取符号位uint sign = (bits >> 31);// 提取指数位 并减去偏置127uint exponent = ((bits >> 23) & 0xFF)-127;// 提取尾数位uint mantissa = bits & 0x7FFFFF;//23位7+5个F// 加上隐含的 1double mantissaValue = 1 + (mantissa / (float)(1 > 63);// 提取指数位 并减去偏置1024ulong exponent = ((bits >> 52) & 0x7FF) - 1023;// 提取尾数位ulong mantissa = bits & 0xFFFFFFFFFFFFF;//52/4=13个F// 加上隐含的 1//double mantissaValue = 1+ mantissa / Math.Pow(2,52);//指数写法 double mantissaValue = 1 + mantissa / (double)(1ul虽然微软已经有库供我们使用，但是知道其转换原理，在任何可编程的控制器都可以轻松实现。欢迎关注、点赞、转发、栋哥自动化，专注电气、软件、视觉等控制系统。
来源：栋哥自动化
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