2バイトデータのビットシフトについて

質問

PIC 12F683 をつかった温度ロガーのプログラムについて、
質問させていただきます。

こちら

http://www8.plala.or.jp/InHisTime/page179.html#PIC-144

のプログラムなのですが、mikroC のソース、

http://www8.plala.or.jp/InHisTime/PIC-144/thermo_logger_v3.c

の、EEPROMからのデータ読み出し部分で、

EEPROM_24LC1025_Page_Read(addr, buf, 2);
ad = (buf[1] << 8) + buf[0];

このように、読み出したデータ（buf)に対して、
ビットシフトをしているのですが、
このようにして、データが取り出せることの、仕組みがわかりません。

たとえば、AD変換のデータが、デフォルトの左詰め10ビットとして、

buf[1] : 1111 1111
buf[0] : 1100 0000

というデータだとして、上記のビットシフトで、
なぜデータが取り出せるのかが理解できません。

どなたか、よろしければなるべく具体的に、
お教え願えませんでしょうか。

回答No.6

kuma310min · ベストアンサー

配列が確保される場合、
buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], buf[4], buf[5], buf[6].
（メモリアドレス　　　Low　→　High　）
となるはずです。

質問文のデータ
buf[1] : 1111 1111
buf[0] : 1100 0000
を当てはめると、
1100 0000　　1111 1111
の順に並んでいて、adに直接代入すると
ad = 1100 0000　1111 1111
となり、期待とは違う結果になってしまいます。

そのため、
　　1111 1111 0000 0000　（左8ビットシフトしたbuf[1]）
＋　　　　　　　　1100 0000　（buf[0]）
-----------------------
　　1111 1111 1100 0000　（これをadに代入）
という操作をしていると思われます。

なお、ビットシフトの操作で元のデータが変わってしまうようにお考えのようですが、
「演算のために、仮に持ってきたデータ」
に対してシフト操作をしているだけなので、元のデータに変化はないと考えます。

※プログラミングに関しては、かなりのブランクがあるので、間違っていたらごめんなさい。

お礼

自分が理解できていない箇所が明確に分かりました。

ビットシフトしても値のサイズは変わらない、と考えていたのです。

左8ビットシフト前
1111 1111

左8ビットシフト後
1111 1111 0000 0000

ではなく、

左8ビットシフト前
1111 1111

左8ビットシフト後
0000 0000

と、ビットシフト前後で値は8ビットのままという考えに固執していたので、
何のためにそんな事をするのかが理解できませんでした。

8ビットシフトによって、8ビットのデータが16ビットになるわけですね。
（ようやく、<< 8 、で256倍になるだけ、というみなさんの回答の意味が分かりました。）

あまりに基礎的な理解不足で恐縮です。

今では、それぞれの回答はすべて的を射ているのが分かります。
回答をいただいた皆さん、ありがとうございました、非常に助かりました、
今後も何度かこのテキストを見て理解を深めようと思うので、保存しました。

システム上、すべてＢＡにするわけにはいきませんので、
個人的に理解し易かった　kuma310min さんをＢＡとさせて
いただきます。

回答をいただいたみなさん、本当にありがとうございました。

回答No.8

nak777r

すみません、正確ではないですね
正確には

ad = buf[1]は、adに代入してでは無く　
内部的な int のバッファに代入して、という意味に訂正

回答No.7

nak777r

[A] ビットシフト前が
buf[6], buf[5], buf[4], buf[3], buf[2], buf[1], buf[0].
pppp pppp, qqqq qqqq, xxxx xxxx, yyyy yyyy, zzzz zzzz, 0000, 1100, 1010 1111.

こうである場合、
---ソース引用部---

ad = (buf[1] << 8) + buf[0];

------------------

を分解して書くと、
ad = buf[1]　　　:　ad = 0000 1100
ad = ad << 8　　：　ad = 11 0000 0000
ad = ad + buf[0]：　ad = 11 1010 1111

回答No.5

tsunji

＞10101111(10進:175) x 256 + 1100 0000(10進:192)
＞= 44800 + 192
＞となってしまいますので、もとの 703 が得られない

データは10ビットで、左詰めなので、

44800+192=44992

でさらに、6ビット右シフト（64で割る）と

44992÷64=703

となるのです。

右詰めならそのままですね。

お礼

ビットシフト後も、8ビットのままだと勘違いしていました。

1111 1111

が

1111 1111 0000 0000

と 16 ビットの値になるわけですね、ようやく理解できました。
回答ありがとうございました。

回答No.4

kuma310min

buf と ad は、それぞれ
unsigned char buf[6]　　（0～255）
unsigned int ad　　　（0～65535）
で定義されています。

adに読み込む際、直接（変換なしに）2バイトデータとして読み込めれば、
このような変換は必要ないのでしょうが、考えられる原因として、

・（ハードウェア的な理由により？）1バイトずつしか読み込めない
・2バイトまとめて読むことは可能だが、データの格納が上位・下位逆になっている

があります。
（ちょっと見た感じでは、後者っぽい？）

後者であれば、格納データが、
buf[0]　buf[1]　・・・　buf[6]
の順に格納されていて、buf[1]が上位・buf[0]が下位の2バイトデータで読みだしたいが、
そのままだと逆になってしまう事が考えられます。

この場合、
・buf[1]　を8ビットシフトして、上位バイトへ
・それにbuf[0]を加算
して、adを
「buf[1]が上位・buf[0]が下位の2バイトデータ」
にしていると思われます。

補足

たとえば、ＡＤ変換の結果、

1010 1111 11 (10進:703)

という10ビットのデータが得られ、
buf[0]とbuf[1]が逆に格納されると仮定した場合、

---ソース引用部---

ad = (buf[1] << 8) + buf[0];

------------------

の演算は、

[A] ビットシフト前

buf[6], buf[5], buf[4], buf[3], buf[2], buf[1], buf[0].
pppp pppp, qqqq qqqq, xxxx xxxx, yyyy yyyy, zzzz zzzz, 1100 0000, 1010 1111.

[B] ビットシフトした値

buf[6], buf[5], buf[4], buf[3], buf[2], buf[1], buf[0].
qqqq qqqq, xxxx xxxx, yyyy yyyy, zzzz zzzz, 1100 0000, 1010 1111, 0000 0000.

のように、[B] のbuf[1]と、[A]のbuf[0]は同じになってしまう気がするのですが、
間違いがあれば、ご指摘願います。

回答No.3

tsunji

>ad = (buf[1] << 8) + buf[0];

この計算式は、
　ad = (buf[1] * 256) + buf[0];
と同じ事をやっているのですよ。

補足

ご回答ありがとうございます。

たとえば、ＡＤ変換の結果、

1010 1111 11 (10進:703)

という10ビットのデータが得られ、

buf[1] : 1010 1111

buf[0] : 1100 0000

と格納されたとして、

10101111(10進:175) x 256 + 1100 0000(10進:192)

= 44800 + 192

となってしまいますので、もとの 703 が得られない
（バイトが逆順でも、やはり703は得られない）ような気がします。
間違いがありましたらご指摘願います。

回答No.2

Wr5

>左に８ビットシフトし、加算することの意味自体が分かりません。

0000 0010の2進数(10進数表記で2)を1ビット分左シフトすると…
0000 0100になります。10進数表記で4ですね。
値が倍になっています。

では…
0000 0010の2進数(10進数表記で2)を3ビット分左シフトするとどうなるでしょう？
0001 0000になります。10進数表記で16です。
値が8倍になっています。

ということで、左シフトした場合は2のn乗で倍になります。
1ビット左シフトなら2の1乗で2倍。
2ビット左シフトなら2の2乗で4倍。
3ビット左シフトなら2の3乗で8倍。
4ビット左シフトなら2の4乗で16倍。
5ビット左シフトなら2の5乗で32倍。
6ビット左シフトなら2の6乗で64倍。
7ビット左シフトなら2の7乗で128倍。
8ビット左シフトなら2の8乗で256倍。
9ビット左シフトなら2の9乗で512倍。
　　　：

では……
>左に８ビットシフトし、加算することの意味自体が分かりません。
するとどうなりますか？

補足

確かに、演算としては 2^n乗となりますので、
2^8 = 256倍して加算する、という事になるのですが、
たとえばAD変換の結果、

1010 1111 11 (10進:703)

という10ビットのデータが得られ、

buf[1] : 1010 1111

buf[0] : 1100 0000

と格納されたとして、

buf[1] << 8 で、1100 0000(10進:192) が得られると思うのですが、
それと buf[0] は同じ値（buf[0]とbuf[1]が逆に格納されていたとしても、やはり同様の結果）
のような気がするのですが。

間違いがあればご指摘願います。

回答No.1

Tacosan

その値で計算すると ad はいくらになりますか?

補足

さっそくのご回答ありがとうございます。

２進で 1111 1111 11、１０進で 1023、１６進で 3FF

だと思います。こちらの、

http://homepage3.nifty.com/mitt/pic/pic683_1.html#conf

ADCON0.ADFM

が指定されていないので、デフォルトの左詰と考えると、

b[1] : 1111 1111
b[0] : 1100 0000

とbufに格納されると思うのですが、
たとえば、２バイトのデータをバイトごとに区切って
整数で加算しても、最大値は、

1111 1111 (255) + 1111 1111(255) = 510 が最大で
1023 にはならないと思うので、

左に８ビットシフトし、加算することの意味自体が分かりません。