目前有许多ADC芯片都是24位精度的，这个位数稍显尴尬，因为在常用的变量类型中，有8bit、16bit、32bit，唯独没有24bit，这就导致我们在很多情况下，需要自己敲代码去处理这个24bit的有符号数据。

十六进制 -> 十进制

 在开始之前，需要清楚计算机中是如何表示负数的。

 对于有符号24位整型值，0x000001~0x7FFFFF是对应十进制的正数区间0~8388607，达到正的最大值之后，再往后加1，就来到了负数的地盘。负数有些不同，0x800000表示的是负的最大值，~0xFFFFFF则对应十进制的负数区间~-1。如下表：

 十六进制数从0x000000开始逐渐增大，表示的十进制也是从0开始逐渐增大。一直增大到0x7FFFFF时，来到了正负数的分界点。0x7FFFFF是正数的最大值，再往后+1，就变成了0x800000，这是负数的最小值。十六进制数继续增大，表示的十进制负数也随之增大，一直增大到0xFFFFFF时，这个十六进制数的范围到了尽头，对应十进制的值也到了负数区间的尽头：-1。具体值见下表：

 以上是对24bit有符号数据的描述，32bit有符号数据的正负区间规律类似，只不过正负分界点多了8位，变成了0x7F FF FF FF和0x80 00 00 00。

 在大部分编译器中，并没有24bit这样一个尴尬的数据类型，因此我们需要用一个32bit的变量来将就一下，比如在大部分X86、X64的PC，以及32位单片机中的int，下面我们就以int为例。

 int是32位（XX XX XX XX），而我们的数据是24位（XX XX XX），最高位缺了一个字节（XX），而这个字节恰恰决定了数据的正负号。因此，我们在用32位变量来装24位数据时，为了确保不把符号弄丢，要进行补位：

• 如果24位数据的最高位大于等于0x80，表明这是一个负数，要在前面补上一个8个1（0xFF）构成32位变量。
• 如果24位数据的最高位小于0x80，表明这是一个正数，在前面补上一个8个0（0x00）即可。

十进制 -> 实际电压

 将十六进制转换到我们熟悉的十进制后，还需要将其转换成实际的电压值。一些24位AD芯片的手册上是这样写的：

 读上表，可以看到该芯片的测量范围Vrang是单倍参考电压（有些芯片可能是二倍参考电压，或者参考电压减去几伏，需要注意），不难得到换算公式：实际电压 =十进制原始值* 测量范围/0x7FFFFF

参考代码

 以下代码是在STM32上通过SPI实现24位AD数据的采集，并将其转换为实际值（单位mV）的过程。

//AD_DEC的数据类型应定义为32位有符号型。
//int对于大部分X86、X64的PC，以及32位单片机来说都是32位
int AD_DEC;
double AD_mV;

long double get_AD_data()
{
  char data1,data2,data3;
  //……
  //其余代码略
  //……
  
  //读24位数据（高位在前）
  HAL_SPI_Receive(&hspi1, &data1, 1, 10);
  HAL_SPI_Receive(&hspi1, &data2, 1, 10);
  HAL_SPI_Receive(&hspi1, &data3, 1, 10);
  
  //转换为十进制
  AD_DEC = (unsigned int)(data1<<16)|(data2<<8)|data3;
  //如果大于800000，说明是负数，最高位补一个FF
  if(data1&0x80)
    AD_DEC |= 0xFF000000;

  //十进制转换为mV (这里以测量范围-5V~5V为例) 
  AD_mV = AD_DEC*0.000596046518808;

  return AD_mV;
}

利用python解析24位原始AD数据的hex文件并绘图

 AD采集到数据之后，我们往往想要画出AD数据的变化趋势图来直观地分析问题。

 在一些对采样率要求较高的场景下，我们往往不是保存转换后的实际电压值，因为这样太耗费时间了，而是直接将原始的十六进制数据放进HEX文件，存入大容量的SD卡中。

 接下来就介绍如何使用python解析存有原始24位AD数据的HEX文件，并绘出曲线。

 本文用来举例的hex文件格式如下图所示。前9字节是文件头，存储了一些信息，从第10字节开始，就是一个挨一个密集存放的24位原始数据。

 在python中，不需要我们亲自处理24bit有符号数据，直接使用int.from_bytes( )即可。因此，整个python代码看起来非常简单。

import matplotlib.pyplot as plt

fin = open('F://bottom-2000-1-1-0-37-41.hex', mode = 'rb')
# 跳过前9字节的文件头。如果你的文件没有文件头，可以删掉下面这一行
fin.seek(9) 
hex_dat = fin.read()
fin.close()

value = []
for i in range(0, len(hex_dat), 3):
  # 读取三个Byte组成一个24bit数
  value.append(0.000596046518808*int.from_bytes(hex_dat[i:i+3], byteorder = 'big', signed = 'true'))

plt.plot(value)
plt.show()

 如果你的hex文件没有前9个字节的文件头，将程序中的fin.seek(9) 删除即可。

 运行结果如下图：

最后

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