PLC中的大端小端
相信大家在閱讀有關通訊數據傳輸、PLC數據存儲等技術文檔時，經常會碰到“Big-Endian”（大端對齊）與Little-Endian（小端對齊）術語。很多朋友不理解大端和小端模式，本文給大家寫一下此知識點。
一、大端與小端之分
在PLC系統中，數據存儲在以字節為單元的可尋址存儲器中。這些數據一般包括如：BYTE、WORD、DWORD、REAL、STRING等。WORD由兩個字節組成，DWORD由4個字節組成，STRING如S7-200 SMART PLC中最多由255個字節組成。對於這些多字節數據類型，都被存儲為連續的字節序列。那么必然存在着一個如果將多個字節安排的問題。因此就導致了大端存儲模式和小端存儲模式。例如一個值為0x7788的16bit的WORD型變量x， 存放在0x0010開始存儲器地址中。對於大端模式，就是將0x77放在低地址中，即0x0010中，0x88放在高地址中，即0x0011中。小端模式，剛好相反。
大端模式：是指對於多字節數據的MSB（最高有效字節）保存在內存的低地址中，而數據的LSB（最低有效字節）保存在內存的高地址中。
小端模式：是指對於多字節數據的MSB（最高有效字節）保存在內存的高地址中，而數據的LSB（最低有效字節）保存在內存的低地址中。
比如以四字節DWORD數值0x0A0B0C0D的存放方式為例：大端模式：最高位字節是0x0A,存儲在最低的內存地址a處，下一個字節0x0B存在后面的地址a+1，以此類推。小端模式：最高位字節是0x0A，存儲在最高的內存地址a+3處，下一個字節0x0B存在后面的地址a+2，以此類推。
從上面示例可以看出，大小端的差異在於存放順序不同。
一段關於“端“的起源故事：
“endian”一詞來源於十八世紀愛爾蘭作家喬納森·斯威夫特（Jonathan Swift）的小說《格列佛游記》（Gulliver's Travels）。小說中，小人國為水煮蛋該從大的一端（Big-End）剝開還是小的一端（Little-End）剝開而爭論，爭論的雙方分別被稱為“大端派”和“小端派”。以下是1726年關於大小端之爭歷史的描述：
“ 我下面要告訴你的是，Lilliput和Blefuscu這兩大強國在過去36個月里一直在苦戰。戰爭開始是由於以下的原因：我們大家都認為，吃雞蛋前，原始的方法是打破雞蛋較大的一端，可是當今皇帝的祖父小時候吃雞蛋，一次按古法打雞蛋時碰巧將一個手指弄破了。因此他的父親，當時的皇帝，就下了一道敕令，命令全體臣民吃雞蛋時打破雞蛋較小的一端，違令者重罰。老百姓們對這項命令極其反感。歷史告訴我們，由此曾經發生過6次叛亂，其中一個皇帝送了命，另一個丟了王位。這些叛亂大多都是由Blefuscu的國王大臣們煽動起來的。叛亂平息后，流亡的人總是逃到那個帝國去尋求避難。據估計，先后幾次有11000人情願受死也不肯去打破雞蛋較小的一端。關於這一爭端，曾出版過幾百本大部著作，不過大端派的書一直是受禁的，法律也規定該派任何人不得做官。” ”
—— 《格列夫游記》 第一卷第4章 蔣劍鋒（譯）
二、幾款常見PLC字節順序
1. 西門子PLC采用大端方式：
S7-200/200 SMART：如一個16位數據16#1234存放在VW100，則高字節數據16#12存於地址VB100，低字節數據16#34存於地址VB101。S7-300/400/1200/1500：
注意：對於S7-1200/1500，優化的塊（Optimized block）存儲使用Little-Endian（小端對齊）
可以結合“如何在 STEP 7 (TIA Portal) 中使用符號方式按位，字節，或字訪問非結構數據類型？”這篇文章理解。文章鏈接：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
通訊中的序
開篇提到了，通訊協議數據傳輸中涉及到大小端。
網絡序
網絡傳輸一般采用大端序，也被稱之為網絡字節序，或網絡序。IP協議中定義大端序為網絡字節序。
位序
一般用於描述串行設備的字節各bit傳輸順序。網絡協議中只有數據鏈路層的底端會涉及到。如RS-232、RS-485都屬於小端序（先傳低bit）的串行協議。
Modbus通訊
Modbus以“Big-Endian”（大端對齊）表示地址和數據項。這意味着當發送多個字節數據項時，首先發送最高地址的字節數據。
對於單個比特量，仍按字節進行傳輸。傳輸比特量時，第一個數據字節的LSB（最低有效位）對應第一個比特量，依次類推，一直到這個字節的MSB（最高有效位）為止，再從第二個字節開始。如果數量不是八的倍數，則用零填充數據字節中剩余的位，一直到字節的MSB。
如讀取多個16位保持寄存器，從站先發送4x00001（值0x0002）的高字節0x00然后低字節0x02，接着發送4x00002（值0x0004）的高字節0x00然后低字節0x04，以此類推......
可以看出這和西門子大端模式相匹配。避免了大小端的轉換（如果數據字節順序不一致，需要轉換）。這也是大家在做PLC通訊時，經常會遇到的一個問題。只要你理解其中原理（高低順序），找到轉換的方法就容易了。
常見字節序
常見的操作系統是小端，通訊協議是大端。
常見處理器體系的字節序
大端模式：PowerPC、IBM、Sun
小端模式：x86、DEC
要問大端、小端孰優孰劣，並不好分。記住在誰的地盤（平台），按誰的規矩行事就萬事大吉。本文大端、小端的內容就寫到這里，希望對你有幫助。