将浮点字节数组转换为十进制

Question

我通过 BLE 收到一个 4 字节长的数组，我有兴趣将 最后两个字节 转换为 浮点 十进制表示（float, @987654322 @ 等）在 C# 中。原始值具有以下格式：

 1 sign bit 
 4 integer bits 
11 fractional bits

我的第一次尝试是使用BitConverter，但我对这个过程感到困惑。

示例：我收到一个byte 数组values，其中values[2] = 143 和values[3] = 231。这 2 个字节组合起来代表上面指定格式的值。我不确定，但我认为应该是这样的：

SIGN  INT FRACTION  
   0 0000 00000000000

此外，由于该值包含两个字节，我尝试使用BitConverter.ToString 来获取十六进制表示，然后连接字节。在这一点上，我不确定如何继续。

感谢您的帮助！

Answer 1

您的问题缺少信息，但格式似乎很清楚，例如对于给定的两个字节作为

  byte[] arr = new byte[] { 123, 45 };

我们有

 01111011 00101101
 ^^  ^^    ..    ^
 ||  ||          |  
 ||  |11 fractional bits = 01100101101 (813)
 ||..|  
 |4 integer bits         =        1111 (15)
 | 
 1 sign bit              =           0 (positive)

让我们得到所有的部分：

 bool isNegative =  (arr[0] & 0b10000000) != 0;
 int intPart     =  (arr[0] & 0b01111000) >> 3;
 int fracPart    = ((arr[0] & 0b00000111) << 8) | arr[1];

现在我们应该将所有这些部分组合成一个数字；这是歧义：计算小数部分有许多可能的不同方法。其中之一是

 result = [sign] * (intPart + fracPart / 2**Number_Of_Frac_Bits) 

在我们的例子中 { 123, 45 } 我们有

 sign     = 0 (positive)
 intPart  = 1111b = 15 
 fracPart = 01100101101b / (2**11) = 813 / 2048 = 0.39697265625

 result   = 15.39697265625

实施：

 // double result = (isNegative ? -1 : 1) * (intPart + fracPart / 2048.0);
 Single result = (isNegative ? -1 : 1) * (intPart + fracPart / 2048f);

 Console.Write(result);

结果：

 15.39697

编辑： 如果您实际上 没有 符号位，但使用 2 的补码 作为整数部分（即 不寻常 - double、float 使用 sign bit；2 的补码用于 integer 类型，例如 Int32、Int16 等）我 期待 em> 只是一个期望，2 的补码在上下文中是不寻常的）类似于

  int intPart  =  (arr[0]) >> 3;
  int fracPart = ((arr[0] & 0b00000111) << 8) | arr[1];

  if (intPart >= 16) 
    intPart = -((intPart ^ 0b11111) + 1);

  Single result = (intPart + fracPart / 2048f);

另一种可能，您实际上使用 整数 值 (Int16) 和 固定浮点；在这种情况下，转换很容易：

1. 我们照常获取Int16
2. 然后把固定浮点数除以2048.0:

代码：

  // -14.01221 for { 143, 231 }
  Single result = unchecked((Int16) ((arr[0] << 8) | arr[1])) / 2048f;

或者

  Single result = BitConverter.ToInt16(BitConverter.IsLittleEndian 
    ? arr.Reverse().ToArray() 
    : arr, 0) / 2048f;