組み込み開発で必須の「2進数」と「16進数」を分かりやすく解説

この記事では、組み込み開発でとても重要な 2進数と16進数 について解説します。

なぜ組み込み開発では16進数を使うのか？

組み込み開発では、アドレスを意識した設計 を行うため、データを16進数で表現する場面が非常に多くあります。

例えば、

• EEPROM のアドレス指定
• 1バイトのデータ内容の表現
• ファイル書き込み時のエンディアン（データの並び順）
• レジスタ設定

など、ハードウェア寄りの処理では ビット単位の操作 が必要になるため、16進数が非常に便利です。

「10進数じゃダメなの？」と思うかもしれませんが、 ビット操作と相性が良いのが16進数 なんですね。

2進数（バイナリ）の基礎

まずは2進数の基本から。

• dec（デシマル）：10進数
• bin（バイナリ）：2進数

10進数は 0〜9 で桁が繰り上がりますが、 2進数は 0 と 1 の2種類 しかないため、2つ増えるごとに桁が繰り上がります。

例：

10進数	2進数
0	0
1	1
2	10
3	11
4	100

2進数 → 10進数の変換方法

2進数の各桁に 2のべき乗 を掛けて足し合わせます。

例： 2進数 101

• 一番右：1 × 2⁰ = 1
• 真ん中：0 × 2¹ = 0
• 左：1 × 2² = 4

合計：5

このように、4桁の2進数（0000〜1111）で 0〜15（16種類） を表現できます。

ビットとバイトの関係

組み込みではよく出てくる単位です。

• 1ビット：2進数1桁
• 1バイト：8ビット

例： 1バイト = 10101010（8桁の2進数）

16進数（ヘキサデシマル）の基礎

16進数は、0〜15 を1桁で表現できる数の表現方法です。

• 0〜9 → 数字
• 10〜15 → A〜F

10進数	16進数
10	A
11	B
12	C
13	D
14	E
15	F

プログラムでは 0x を付けて表現します。

例： 0x1A、0xFF

16進数 → 2進数の対応

16進数1桁は、2進数4桁に対応します。

16進数	2進数
0	0000
1	0001
9	1001
A	1010
B	1011
F	1111

つまり、

• 16進数1桁 = 2進数4桁
• 16進数2桁 = 2進数8桁（＝1バイト）

という関係になります。

1バイトを16進数で表すと？

1バイト（8ビット）は、

• 2進数：00000000〜11111111
• 16進数：0x00〜0xFF

例： 0x31 → 2進数では 00110001

このように、1バイトの内容を 2桁の16進数 で簡潔に表現できます。

組み込みで16進数が便利な理由

組み込み開発では、マイコン内部の設定を行う際に レジスタ を操作します。

レジスタは、

• 1ビットごとに意味が決まっている
• 0/1 の組み合わせで機能を設定する

という特徴があります。

例： ADC の設定レジスタ（4〜6ビット目でリファレンス電圧を選択…など）

このとき、

• 2進数で 00011000 と書くより
• 16進数で 0x18 と書いた方が分かりやすい

というメリットがあります。

また、組み込みエンジニアは

• A = 1010
• F = 1111

など、16進数と2進数の対応を自然に覚えているため、 16進数の方が頭の中で処理しやすい のです。

試験でもよく出るし、ツールも作りました

2進数・16進数は、基本情報技術者試験などの資格でも頻出です。

私のホームページでも、 2進数・16進数の変換ツール を公開しているので、 興味があれば使ってみてください。

例： 16進数 FF → 10進数 255

2進数, 10進数, 16進数 リアルタイム変換ツール

リアルタイム変換ツールテキストボックスに値を入力すると、直ちに他の進数表現に変換して出力します。２バイト、４バイトに対応。エンディアン変換もできます！.txtbox_parent {position: relative;}.monospac...

tatepro.com

まとめ

• 組み込み開発では 2進数・16進数が必須
• 16進数1桁＝2進数4桁
• 16進数2桁＝1バイト
• レジスタ設定などで16進数が圧倒的に便利
• 試験でもよく出るので覚えておいて損なし

組み込みを学ぶなら、まずはこのあたりをしっかり理解しておくと後が楽になります。

以上、2進数・16進数の解説でした。ありがとうございました！