PLC中的大端小端
PLC中的大端小端
相信大家在阅读有关通讯数据传输、PLC数据存储等技术文档时，经常会碰到“Big-Endian”（大端对齐）与Little-Endian（小端对齐）术语。很多朋友不理解大端和小端模式，本文给大家写一下此知识点。
一、大端与小端之分
在PLC系统中，数据存储在以字节为单元的可寻址存储器中。这些数据一般包括如：BYTE、WORD、DWORD、REAL、STRING等。WORD由两个字节组成，DWORD由4个字节组成，STRING如S7-200 SMART PLC中最多由255个字节组成。对于这些多字节数据类型，都被存储为连续的字节序列。那么必然存在着一个如果将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。例如一个值为0x7788的16bit的WORD型变量x， 存放在0x0010开始存储器地址中。对于大端模式，就是将0x77放在低地址中，即0x0010中，0x88放在高地址中，即0x0011中。小端模式，刚好相反。
大端模式：是指对于多字节数据的MSB（最高有效字节）保存在内存的低地址中，而数据的LSB（最低有效字节）保存在内存的高地址中。
小端模式：是指对于多字节数据的MSB（最高有效字节）保存在内存的高地址中，而数据的LSB（最低有效字节）保存在内存的低地址中。
比如以四字节DWORD数值0x0A0B0C0D的存放方式为例：大端模式：最高位字节是0x0A,存储在最低的内存地址a处，下一个字节0x0B存在后面的地址a+1，以此类推。小端模式：最高位字节是0x0A，存储在最高的内存地址a+3处，下一个字节0x0B存在后面的地址a+2，以此类推。
从上面示例可以看出，大小端的差异在于存放顺序不同。
一段关于“端“的起源故事：
“endian”一词来源于十八世纪爱尔兰作家乔纳森·斯威夫特（Jonathan Swift）的小说《格列佛游记》（Gulliver's Travels）。小说中，小人国为水煮蛋该从大的一端（Big-End）剥开还是小的一端（Little-End）剥开而争论，争论的双方分别被称为“大端派”和“小端派”。以下是1726年关于大小端之争历史的描述：
“ 我下面要告诉你的是，Lilliput和Blefuscu这两大强国在过去36个月里一直在苦战。战争开始是由于以下的原因：我们大家都认为，吃鸡蛋前，原始的方法是打破鸡蛋较大的一端，可是当今皇帝的祖父小时候吃鸡蛋，一次按古法打鸡蛋时碰巧将一个手指弄破了。因此他的父亲，当时的皇帝，就下了一道敕令，命令全体臣民吃鸡蛋时打破鸡蛋较小的一端，违令者重罚。老百姓们对这项命令极其反感。历史告诉我们，由此曾经发生过6次叛乱，其中一个皇帝送了命，另一个丢了王位。这些叛乱大多都是由Blefuscu的国王大臣们煽动起来的。叛乱平息后，流亡的人总是逃到那个帝国去寻求避难。据估计，先后几次有11000人情愿受死也不肯去打破鸡蛋较小的一端。关于这一争端，曾出版过几百本大部著作，不过大端派的书一直是受禁的，法律也规定该派任何人不得做官。” ”
—— 《格列夫游记》 第一卷第4章 蒋剑锋（译）
二、几款常见PLC字节顺序
1. 西门子PLC采用大端方式：
S7-200/200 SMART：如一个16位数据16#1234存放在VW100，则高字节数据16#12存于地址VB100，低字节数据16#34存于地址VB101。S7-300/400/1200/1500：
注意：对于S7-1200/1500，优化的块（Optimized block）存储使用Little-Endian（小端对齐）
可以结合“如何在 STEP 7 (TIA Portal) 中使用符号方式按位，字节，或字访问非结构数据类型？”这篇文章理解。文章链接：https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/57374718。
2. 施耐德PLC采用小端方式：
如PL7 Pro平台：
3. 三菱PLC采用小端方式：
4. 其它概念
通讯中的序
开篇提到了，通讯协议数据传输中涉及到大小端。
网络序
网络传输一般采用大端序，也被称之为网络字节序，或网络序。IP协议中定义大端序为网络字节序。
位序
一般用于描述串行设备的字节各bit传输顺序。网络协议中只有数据链路层的底端会涉及到。如RS-232、RS-485都属于小端序（先传低bit）的串行协议。
Modbus通讯
Modbus以“Big-Endian”（大端对齐）表示地址和数据项。这意味着当发送多个字节数据项时，首先发送最高地址的字节数据。
对于单个比特量，仍按字节进行传输。传输比特量时，第一个数据字节的LSB（最低有效位）对应第一个比特量，依次类推，一直到这个字节的MSB（最高有效位）为止，再从第二个字节开始。如果数量不是八的倍数，则用零填充数据字节中剩余的位，一直到字节的MSB。
如读取多个16位保持寄存器，从站先发送4x00001（值0x0002）的高字节0x00然后低字节0x02，接着发送4x00002（值0x0004）的高字节0x00然后低字节0x04，以此类推......
可以看出这和西门子大端模式相匹配。避免了大小端的转换（如果数据字节顺序不一致，需要转换）。这也是大家在做PLC通讯时，经常会遇到的一个问题。只要你理解其中原理（高低顺序），找到转换的方法就容易了。
常见字节序
常见的操作系统是小端，通讯协议是大端。
常见处理器体系的字节序
大端模式：PowerPC、IBM、Sun
小端模式：x86、DEC
要问大端、小端孰优孰劣，并不好分。记住在谁的地盘（平台），按谁的规矩行事就万事大吉。本文大端、小端的内容就写到这里，希望对你有帮助。
