电力-101/104规约基础1

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二、IEC101/104规约遥测量类型转换

1、引言

DL/T634.5101-2002和DL/T634.5104-2009标准中遥测量的标识类型有归一化值NVA，标度化值SVA，短浮点数R32-IEEE

STD 754，本文介绍利用union数据类型完成字节数组向这三种类型转换的方法。

在IEC60870-5-101、103、104中，指出遥测值上送支持三种标准：归一化、标度化、短浮点数。其中归一化的处理比较繁琐，尤其是将真实值与归一化值做相互转换的时候，假如按照规约的处理方式会变得十分麻烦，这儿给出一个极其简单的转换公式，以供大家参考：

f(归一) = f(真实) * 32767 /  满码值   公式1

f(真实) = f(归一) * 满码值 / 32767    公式2

注：在对负数做归一化处理时，有将32767变为32768来处理的情况。

其中，满码值是通信双方约定的一个值，这个值一般是真实值的上限，也就是说真实的值应该小于该值。假如真实值大于满码值，将会发生溢出的情况。但满码值不宜取的过大。因为在归一化转换和还原的时候，必然会出现数值的误差情况，具体误差跟满码值有直接的关系，可以自行验证。

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2、方法

定义union数据类型，该union类型定义了多种不同数据类型的内部变量，但各个内部变量共享一段内存，在不同时间里保存不同的数据类型和长度的变量，此处共只占用4个字节。

typedef unsigned char BYTE;

typedef unsigned long DWORD;

typedef union      // 4 bytes

{

    bool  bBool;        //  int value

    BYTE  byBuf[4];   //  Buffer

    short int nInt;     //  16 bits integer

    unsigned short int snInt;  //  16 bits unsigned integer

    long  l;               //  32位有符号  2,147,483,648 to 2,147,483,647

    DWORD dw;      //  32位无符号整数 0 to 4,294,967,295

    float f;                //  32位 3.4E +/- 38 (7 digits)

} EXC_DataType;

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1）归一化值

NVA:=F16[1…16]<−1…+1−2^−15>

归一化值由两个字节组成。1位符号位，0表示正数，1表示负数。15位数据位，正数是原码，负数是补码。

float Bytes2Float_NVA( const QByteArray &bytes )

 {

     float fVal;

     EXC_DataType  unDataType;

     unDataType.dw = 0; //初始化清零

     unDataType.byBuf[0] = bytes[0];  //低位

     unDataType.byBuf[1] = bytes[1];  //高位

     if (unDataType.snInt<0)  //负数

     {//负数：补码转换，取反加一

         unDataType.byBuf[1] = unDataType.byBuf[1] & 0x7F;  //除符号位外按位异或，取反

         unDataType.usnInt ^=0xffff;

         unDataType.usnInt++;

         unDataType.byBuf[1] = unDataType.byBuf[1] & 0xFF;

         fVal = (float)unDataType.snInt; //-32768--0

     }

     else //正数：原码

         fVal = (float)unDataType.snInt;  // 0--32767

     return fVal/32768;//2^15=32768

 }

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2）标度化值

标度化值也由两个字节组成。1位符号位，0表示正数，1表示负数。15位数据位，正数是原码，负数是补码。

float Bytes2Float_SVA( const QByteArray &bytes )

 {

     float fVal;

     EXC_DataType  unDataType;

     unDataType.dw = 0; //初始化清零

     unDataType.byBuf[0] = bytes[0];  //低位

     unDataType.byBuf[1] = bytes[1];  //高位

     if (unDataType.snInt<0) //负数

     {//负数：补码转换，取反加一

         unDataType.byBuf[1] = unDataType.byBuf[1] & 0x7F; //除符号位外按位异或，取反

         unDataType.usnInt ^=0xffff;

         unDataType.usnInt++;

         unDataType.byBuf[1] = unDataType.byBuf[1] & 0xFF;

         fVal = (float)unDataType.snInt; //-32768--0

     }

     else //正数：原码

         fVal = (float)unDataType.snInt;  // 0--32767

     return fVal;

 }

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3）短浮点数（浮点数基础知识）

R32-IEEE STD 754:=R32.23{Fraction,Exponent,Sign}

小数Fraction:=U32,23[1…23]<0…1−2−23>

指数Exponent:=U32,8[24…31]<0…255>

符号Sign:=BS1[1]

短浮点数由四个字节组成。1位符号位，0表示正数，1表示负数。
由于C语言中浮点数本身就是采用IEEE格式来存储的，可巧妙利用union数据类型实现两者之间的转换，如下：

float Bytes2Float_IEEE754( const QByteArray &bytes )

 {

     EXC_DataType  unDataType;

     unDataType.dw = 0;  //初始化清零

     unDataType.byBuf[0] = bytes[0];   //低位

     unDataType.byBuf[1] = bytes[1];

     unDataType.byBuf[2] = bytes[2];

     unDataType.byBuf[3] = bytes[3];   //高位

     return unDataType.f;   //直接返回float类型即为IEEE格式

 }

关于短浮点数更为详细的描述参看：“（*（volatile unsigned long *)) 的理解”。

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