Hướng dẫn python byte swap 16 bit - hoán đổi byte python 16 bit

Giới thiệu về đặt hàng byte và ndarrays#

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

Nó thường xảy ra rằng bộ nhớ mà bạn muốn xem với một mảng không giống với thứ tự byte giống như máy tính mà bạn đang chạy Python.

Ví dụ, tôi có thể đang làm việc trên một máy tính với CPU nhỏ-chẳng hạn như Intel Pentium, nhưng tôi đã tải một số dữ liệu từ một tệp được viết bởi một máy tính là lớn. Hãy nói rằng tôi đã tải 4 byte từ một tập tin được viết bởi một máy tính mặt trời (lớn). Tôi biết rằng 4 byte này đại diện cho hai số nguyên 16 bit. Trên một máy lớn, một số nguyên hai byte được lưu trữ với byte quan trọng nhất (MSB) trước tiên, và sau đó là byte ít có ý nghĩa nhất (LSB). Do đó, các byte, theo thứ tự bộ nhớ:

1. Số nguyên MSB 1

2. LSB Số nguyên 1

3. Số nguyên MSB 2

4. LSB Số nguyên 2

Giả sử hai số nguyên trên thực tế 1 và 770. Vì 770 = 256 * 3 + 2, 4 byte trong bộ nhớ sẽ chứa tương ứng: 0, 1, 3, 2. Các byte tôi đã tải từ tệp sẽ có các nội dung này :

>>> big_end_buffer = bytearray([0,1,3,2])
>>> big_end_buffer
bytearray(b'\x00\x01\x03\x02')

Chúng tôi có thể muốn sử dụng

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

>>> import numpy as np
>>> big_end_arr = np.ndarray(shape=(2,),dtype='>i2', buffer=big_end_buffer)
>>> big_end_arr[0]
1
>>> big_end_arr[1]
770

Lưu ý mảng

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

Trong thực tế, tại sao don don chúng ta thử điều đó?

>>> little_end_u4 = np.ndarray(shape=(1,),dtype=', buffer=big_end_buffer)
>>> little_end_u4[0] == 1 * 256**1 + 3 * 256**2 + 2 * 256**3
True

Quay trở lại

msb             lsb
+------------------+
| 12 | 34 | 56 | 78|
+------------------+

Cảnh báo

Scalars hiện không bao gồm thông tin thứ tự byte, do đó, trích xuất một vô hướng từ một mảng sẽ trả về một số nguyên theo thứ tự byte gốc. Kể từ đây:

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]

Thay đổi đơn đặt hàng byte#

Như bạn có thể tưởng tượng từ phần giới thiệu, có hai cách bạn có thể ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa thứ tự byte của mảng và bộ nhớ cơ bản mà nó đang nhìn vào:

• Thay đổi thông tin đặt hàng byte trong DTYPE mảng để nó diễn giải dữ liệu cơ bản là theo thứ tự byte khác. Đây là vai trò của

  lsb             msb
  +------------------+
  | 78 | 56 | 34 | 12|
  +------------------+
  

  0

• Thay đổi thứ tự byte của dữ liệu cơ bản, để lại cách giải thích DTYPE. Đây là những gì

  lsb             msb
  +------------------+
  | 78 | 56 | 34 | 12|
  +------------------+
  

  1 làm.

Các tình huống phổ biến mà bạn cần thay đổi thứ tự byte là:

1. Dữ liệu và endianness dty của bạn phù hợp với nhau và bạn muốn thay đổi DTYPE để nó khớp với dữ liệu.

2. Dữ liệu của bạn và DTYPE Endianness không phù hợp và bạn muốn trao đổi dữ liệu để chúng khớp với DTYPE

3. Dữ liệu của bạn và sự phù hợp với endianness của bạn, nhưng bạn muốn dữ liệu được hoán đổi và DTYPE để phản ánh điều này

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]

def swap32(i):
    return struct.unpack("I", i))[0]