LABVIEW的深入探索之功能强大的位操作能力

LABVIEW作为面向具体应用的工程师的编程语言，由于经常需要操作硬件设备寄存器，而寄存器往往都是需要位操作的，因此LABVIEW具有位操作能力是必须的。LABVIEW不仅具有强大的位操作能力，而且操作极其方便，这得益于LABVIEW具有一般编程语言不具备的特殊数据类型--布尔量。

相信经常使用C51和PLC的朋友们都非常熟悉位操作，51单片机具有自己的位寻址区，位寻址区不但可以进行位寻址，也可以按字节、字（双字节）寻址，PLC也是如此。但是很多设备和编程语言是不支持位寻址的，只允许字节或者字的方式，高级编程语言基本如此。

我在下面的文章中大致提及了LABVIEW中的位操作，但是是针对具体问题的，本文希望系统性地讨论一下LABVIEW中的位操作极其特点。

http://www.jsuedc.cn/csxcs366/blog/08-08/153754_5fd57.html

C语言中的位操作符包括位非（按位取反）、位与、位或和异或四个基本操作符，LABVIEW提供了更多的位操作函数，这体现了LABVIEW语言的面向应用的特点，其实，具备了与、或、非三个基本操作符，其它位操作符都可以由与、或、非操作符组合而成。

LABVIEW提供了独特的布尔数据类型，但是布尔数据实际占用一个字节，也就是说，布尔数据虽然形式上类似于位，但是与位是完全不同的，LABVIEW利用一个字节表示布尔量，如果字节值为0，则表示布尔量为FALSE,如果值为1，则表示布尔量为TRUE。

LABVIEW专门提供布尔函数选板，包括了与、或、非等多种布尔操作函数，如下图所示：

LABVIEW中的布尔函数基本都是多态函数，具有两个非常重要的特点：

1、布尔函数支持布尔量的逻辑运算

2、支持U8、U16、U32等位运算

3、函数的输入端子必须为布尔值或数字。 可以是标量、数字或布尔值数组或簇、数字或布尔值簇数组等。

布尔量的基本逻辑运算非常简单，这里就不具体讨论了。对于多字节的位运算，比如U16、U32等，与U8的位操作非常类似，因此下面的讨论主要是针对U8数据的。

首先我们考虑一下为什么要针对U8而不是I8数据类型那，I8数据的最高位为符号位，因此I8主要是用来表示数值的大小的。我们采用U8进行位操作，U8数据每个位都表示一个布尔值（开关量），每个位的值只有0、1两种选择。U8数据可以表示8个位，不存在符号的问题，实际上我们对U8所代表的值并不关心，我们更关心的是每个位的值是0还是1。

下面我们开始讨论LABVIEW中常用的位操作。

一、掩码

由于高级语言不支持位寻址，所以针对字节或字中的某一位或者几位进行操作时，必须借助与掩码。掩码是某些位为0，某些位为1的位组合。对于字节的位操作，通常采用下列掩码(MASK)

BIT0----->(MASK) 0X01

BIT1----->(MASK) 0X02

BIT2----->(MASK)0X04

BIT3----->(MASK)0X08

BIT4----->(MASK)0X10

BIT5----->(MASK)0X20

BIT6----->(MASK)0X40

BIT7----->(MASK)0X80

一个字节有8位构成，分别定义为BIT0--->BIT7，每位的掩码是该位为1，其它为0的U8数。

二、如何求取掩码

我们列举了U8的8个掩码，如果是U64,则会有64个掩码，这种情况下采用列举的方法就很麻烦了。很明显，掩码是有规律的，从BIT0开始为1，依次递增2倍，因此可以用下列两种方法求取掩码。

1、计算法

2、移位法

我们知道，乘以2运算实际上就是移位运算，而且更为快捷，这是C语言中常用的方法。

三、置位（打开位）

对某一位置1，而其它位保持不变，这种操作称作置位(SET)操作，也称作打开位操作(OPEN)．

如果需要某位置位，而其它位不变，与该位掩码进行按位或运算即可。下面的例子对BIT3进行置位操作。 [p]

除了使用基本的位操作函数外，LV中还可以使用另外一种独特的方法进行位操作，这是其它编程语言不具备的。我们知道LABVIEW中的布尔数据类型与位非常类似，不过是存储空间不同。LABVIEW中的布尔数组和按字节、字进行位操作极为类似。因此可以先把字节、字转换为布尔数组，进行相应的位操作后在转换回字节、字。如下图所示，实现的是置位操作，与上图效果相同。

布尔数组可以直接转换成U32,因此使用上述方法操作双字更为方便，由于中间经过了多次转换，可能运行效率会低于直接使用位操作。在下面的其它位操作中，将同时演示两种不同的方法。

四、复位（关闭位）

复位操作与置位操作相反，复位操作使某个位的值恢复为0状态，这是默认状态，因此称作复位。

对掩码按位取反，则只有一位为0，其它位均为1，与字节进行与操作，则只有一位复位为0，其它位保持不变。

五、转置位

转置位就是对掩码指定的位进行反转，如果原来为0，则置位为1。如果原来位1，则复位为0。进行转置位操作，最简单的就是进行异或操作。

假如我们还是对BIT3 (掩码0X08)进行操作。由于掩码中的BIT3为1，如果字节中的BIT3为0，异或的结果是不同为1，字节中的BIT3由0成了1。反之，如果字节中的BIT3为1，异或的结果是相同为0，因此BIT3由1变成了0，实现了该位的转置。

由于掩码的其它位为0，根据相同为0，不同为1的原则，其它位会保持不变。

六、查看某位的值

查看某位的值就非常简单了，只要字节与掩码进行与操作，判断结果是否为0就可以了。如果字节该位为1，与掩码与的结果则不为0。反之，如果字节的该位为0，与掩码与的结果则为0。

除了了对字节中的某一位进行置位、复位、转置和测试位的能力，LABVIEW还支持对无符号数、有符号数的移位操作，这在高级编程语言中是不多见的，充分体现了LABVIEW面向工程应用的特点。