单片机基础知识 -- 大端模式 与 小端模式

一、大小端模式介绍

1. 先搞懂：为什么要有大小端？

我们知道：

• 1 个字节 = 8 bit
• 但计算机里的 int、long、地址 都是 多字节（比如 4 字节）

问题来了：

一个 4 字节的数，存到内存里，高字节放前面，还是低字节放前面？

两种方案 → 就是 大端 / 小端。

2. 举个最经典例子

假设有一个 32位整数：

0x12345678

拆成 4 个字节（从高到低）：

• 最高字节：0x12
• 然后：0x34
• 然后：0x56
• 最低字节：0x78

内存地址从小到大：0x100 0x101 0x102 0x103

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① 大端模式（Big-Endian）

高字节存低地址，和人类读写习惯一样

内存：

0x100: 0x12
0x101: 0x34
0x102: 0x56
0x103: 0x78

特点：

• 符合人类阅读顺序
• 网络传输、ARM 在某些模式、部分单片机常用

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② 小端模式（Little-Endian）

低字节存低地址，和人类反过来

内存：

0x100: 0x78
0x101: 0x56
0x102: 0x34
0x103: 0x12

特点：

• x86、x86_64（电脑CPU）全是小端
• 计算机硬件计算更方便

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3. 一句话总结（超好记）

• 大端：高位在前，和人看书一样
• 小端：低位在前，和人反过来

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4. 你做嵌入式/单片机一定会遇到的场景

1. 串口、SPI、I2C、网络通信

   协议一般是 大端 ，但你的 MCU 可能是小端，直接发数据会发反。

2. 强制类型转换、指针强转

   比如：

int a = 0x12345678;
char *p = (char*)&a;

• 大端：*p = 0x12
• 小端：*p = 0x78

3. 读写Flash、寄存器、协议解析
   大小端搞错，数据一定是错的。

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5. 超简口诀

高对低（地址）是大端，低对低是小端

二、大端模式实际场景

16位数0x1234赋值给32位数

内存地址 (由低到高)	大端模式下的存放内容	说明
低地址	0x00	最高字节 (MSB)
↓	0x00
↓	0x12	原16位数的高字节
高地址	0x34	最低字节 (LSB)

16位数0x1234赋值给4字节数组

数组索引	地址（相对）	存储的内容（字节）	说明
arr[0]	低地址	0x12	高字节（高位）
arr[1]	高地址	0x34	低字节（低位）
arr[2]	更高地址	（未知）	数组后续元素，不受影响
arr[3]	最高地址	（未知）	数组后续元素，不受影响

1、场景一

在 UM800Y 这款大端模式的 8051 芯片中，如果你把一个 16 位的数（比如 unsigned int）赋值给一个 4 字节的数组，这个 16 位数在数组中的存放规则是：高字节（高位）存放在数组的低索引字节，低字节（低位）存放在数组的高索引字节。

举个例子让你更清楚地理解

假设：

• 你有一个 16 位的数值：0x1234（这里 0x12 是高字节，0x34 是低字节）。
• 你定义了一个 4 字节的数组：unsigned char arr[4]。
• 你将这个 16 位数赋值给数组，比如通过指针操作或共用体。

那么，在内存中的实际存放结果将是：

数组索引	地址（相对）	存储的内容（字节）	说明
arr[0]	低地址	0x12	高字节（高位）
arr[1]	高地址	0x34	低字节（低位）
arr[2]	更高地址	（未知）	数组后续元素，不受影响
arr[3]	最高地址	（未知）	数组后续元素，不受影响

如果用代码来直观感受一下

你可以通过下面的 C 代码来验证这种存放方式：

#include <stdio.h>

void main() {
    // 定义一个16位的数值
    unsigned int value = 0x1234;
    
    // 定义一个4字节的数组
    unsigned char arr[4] = {0};
    
    // 将16位数值的地址强制转换为字节指针，
    // 这样就可以按字节访问value在内存中的内容
    unsigned char *p = (unsigned char *)&value;
    
    // 将value的字节内容复制到数组的前两个元素中
    arr[0] = p[0]; // 在8051大端模式下，p[0]指向高字节 0x12
    arr[1] = p[1]; // p[1]指向低字节 0x34
    
    // 如果你debug查看arr的内容，会看到：
    // arr[0] == 0x12
    // arr[1] == 0x34
}

为什么是这样？

这完全是由 UM800Y 芯片的内核架构决定的。它使用的是 1T 8051 内核，完全兼容传统 8051 的指令代码 。而标准的 8051 架构在处理多字节数据（如 16 位的地址和 int 类型）时，采用的是大端格式。

2、场景二

在 UM800Y 芯片（大端模式）中，将一个16位的数赋值给一个32位的数，关键在于区分数值转换 和内存存放这两个概念。

简单来说，结论是：

1. 数值上：16位数会被完整地、原样地赋值给32位数（存放在低位）。
2. 内存中 ：这个32位数作为一个整体，在内存中的存放规则依然遵循芯片的大端模式。

我们用一个例子来具体看：

假设16位数是 0x1234。当你把它赋值给一个32位的变量（比如叫 value_32）后，这个 value_32 的数值 就变成了 0x00001234。也就是说，它在高位补了16个0。

现在，这个值为 0x00001234 的32位数，在UM800Y的大端模式下，内存地址从低到高的存放顺序会是：

内存地址 (由低到高)	大端模式下的存放内容	说明
低地址	0x00	最高字节 (MSB)
↓	0x00
↓	0x12	原16位数的高字节
高地址	0x34	最低字节 (LSB)

所以，这个过程可以拆解成两步来理解：

1. 第一步：数值赋值 (确定"是什么")

   当你写下 uint32_t value_32 = 0x1234; 这行代码时，从C语言的逻辑层面看，value_32 这个变量里的值就被确定为了 0x00001234。这个过程和你之前问的"将16位数赋值给4字节数组"里的 arr[2] 和 arr[3] 无关，它们是不同的内存操作。

2. 第二步：内存存放 (确定"怎么放")

   这个数值 0x00001234 在物理内存中怎么存放，就完全由UM800Y的大端模式决定了。

   • 大端模式的核心规则 ：数据的高字节 （这里是 0x00）放在内存的低地址 ；数据的低字节 （这里是 0x34）放在内存的高地址 。
   • 因此，这个32位的数在内存中，就是按顺序存放 0x00, 0x00, 0x12, 0x34。

简单来说

如果你关心的是 value_32 这个变量的值，它就是 0x00001234。

如果你通过指针，以字节为单位去查看 value_32 在内存中的样子，就会看到 0x00, 0x00, 0x12, 0x34 这个顺序。