二进制补码函数输出 -1 的错误结果

Question

我正在为 FPGA 程序生成输入以使用梯形积分方法。基本上，这里感兴趣的函数是 invert() 和 twos_comp() 函数；其余的只是测试（创建方波信号，然后迭代并将其转换为二进制补码）。

signals = []
bit_signals = []

def invert(bit_val):
    new_val = []
    for i in bit_val:
        new_val.append(str(int(not(int(i)))))
    return ''.join(new_val)

def twos_comp(val):
    if val < 0:
        bin_val = format(val, '08b')[1:]
        return format(int(invert(bin_val),2) + int('1', 2), '08b')
    else:
        bin_val = format(val, '08b')[1:]
        return bin_val

x = 0
signal = 1
while x <= 25:
    if x % 2 == 0:
        signal*=-1
    signals.append(signal)
    x+=1

print(signals)

for i in signals:
    bit_signals.append(twos_comp(i))

print(bit_signals)

这里的问题是，这将 1 的二进制补码输出为 01111111，而不是 1111111。invert() 的输出似乎是正确的，正数的 twos_comp() 的输出似乎是正确，信号的生成也似乎是正确的，所以我认为它一定是线

return format(int(invert(bin_val),2) + int('1', 2), '08b')

但环顾四周 google 这就是其他人处理二进制添加的方式。

请注意 twos_comp() 的所有输入均为 8 位。关于为什么这不起作用的任何帮助将不胜感激。没有完全错误，只是输出不正确。

您可以运行代码here。

Answer 1

当 val 为 -1 时遍历值:

>>> format(-1, '08b')
'-0000001'

您可能已经发现了错误——08b 表示 8 个字符宽，而不是 8 个数字。对于负数，- 占用 1 个字符，因此您只能得到 8 位数字。但如果问题不明显，让我们继续：

>>> format(val, '08b')[1:]
'0000001'
>>> invert('0000001')
'1111110'
>>> int(invert('0000001'), 2)
126
>>> int('1', 2) # BTW, why do you need this instead of just 1, exactly?
1
>>> 126 + 1
127
>>> format(127, '08b')
01111111

如果您想要一个 hacky 解决方案（我怀疑您这样做，因为您已经到处在字符串和数字之间来回切换），只需这样做：

bin_val = format(val, '09b')[-8:]

这对正数和负数都适用。

二进制补码函数输出 -1 的错误结果

Two's complement function outputs wrong result for -1

python

binary

twos-complement

8-bit

python-3.x