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HEX 文件介绍

.hex 文件通常用于微控制器编程，包括 ARM Cortex-M 系列微控制器。这种文件格式是一种文本记录，用于在编程时传递二进制信息。.hex 文件格式最常见的是英特尔十六进制（Intel Hex）格式，它由英特尔公司开发，用于在80x86和相关处理器系列中传输二进制数据。

英特尔十六进制文件格式

英特尔十六进制文件包含一系列的记录（record），每条记录都在新的一行开始。每条记录有一定的格式，如下所示：

:LLAAAATT[DD...]CC 

这里，各字段的含义如下：

• :：记录开始的标记。
• LL：记录中数据字节的数量，用两个十六进制数字表示。
• AAAA：地址字段，记录的数据应放置在内存的哪个位置。
• TT：记录类型，定义这条记录的数据是用于数据记录、文件结束记录，还是其他。
• [DD...]：数据字段，它包含了 LL 字段指定数量的数据字节。
• CC：校验和，一条记录的所有字节相加后取反再加一，仅保留最低一个字节。

记录类型

记录类型 TT 可以是以下几种之一：

• 00：数据记录，含有应写入内存的数据。
• 01：文件结束记录，无数据字段，表明文件结束。
• 02：扩展段地址记录，用于指定后续数据记录的高16位基地址。
• 03：起始段地址记录，为80x86 CPU 指定初始CS:IP。
• 04：扩展线性地址记录，改变后续数据记录的高16位基地址。
• 05：起始线性地址记录，为32位CPU指定初始EIP。

hex 示例

下面是一个简单的英特尔十六进制文件的例子：

:10010000214601360121470136007EFE09D2190140 
:100110002146017E17C20001FF5F16002148011928
:00000001FF 

这个例子包含两条数据记录和一条文件结束记录。第一条记录表示在地址 0x0100 开始，有16个字节的数据要写入。第二条记录也是类似的数据记录，但是数据和地址不同。最后一条记录是文件结束记录，它标志着 .hex 文件的结束。

Cortex-M 系列hex 文件的使用

对于 ARM Cortex-M 系列微控制器，.hex 文件通常由编译器或链接器生成，用于在微控制器上编程应用程序。

以在 RT-Thread 中编译 ra4m2 生成的 hex文件为例,其开始及结束部分如下：

00000000: 3030313a 30303030 31303930 32303033  :100000009013002
00000010: 33353830 30303045 34444530 30303032  0853E0000ED42000
00000020: 30374230 30303038 0d433730 30313a0a  0B70800007C..:10
00000030: 30313030 33393030 30304533 33393030  001000933E000093
00000040: 30304533 33393030 30304533 33393030  3E0000933E000093
00000050: 30304533 43393030 313a0a0d 32303030  3E00009C..:10002
...

0021cc0: 46464646 45414646 303a0a0d 43324143  FFFFFFAE..:0CA2C
00021cd0: 46303030 46464646 46464646 46464646  000FFFFFFFFFFFFF
00021ce0: 46464646 46464646 39464646 3a0a0d45  FFFFFFFFFFF9E..:
00021cf0: 30303430 33303030 30303030 35384533  0400000300003E85
00021d00: 0a0d3633 3030303a 30303030 0d464631  36..:00000001FF.
00021d10:       0a     

可以使用 JTAG 或 SWD 调试器，比如 SEGGER’s J-Link，或者使用内置的引导加载程序通过USB或串行接口将 .hex 文件烧录到微控制器上。

这些文件包含了应用程序代码（机器代码）、常量、以及可能的初始化数据。在微控制器启动时，这些数据会被加载到其闪存或RAM中，以便执行。

hex 文件和srec 文件生成

arm-none-eabi-objcopy 是一个用于处理对象文件的工具，它是 GNU 二进制工具集（Binutils）的一部分，常用于嵌入式 ARM 开发。这个工具可以用来转换文件格式、提取部分内容、删除段等。其中，ihex 和 srec 参数用于将二进制对象文件转换为 Intel HEX 格式或者 Motorola S-Record 格式。

使用 arm-none-eabi-objcopy 将 ELF 格式的文件转换为 Intel HEX 格式的命令如下：

arm-none-eabi-objcopy -O ihex input_file.elf output_file.hex 

在这个命令中：

• -O ihex 选项指定输出文件应为 Intel HEX 格式。
• input_file.elf 是输入文件，通常是编译链接生成的 ELF 文件。
• output_file.hex 是转换后的 Intel HEX 文件。

Motorola S-Record (srec) 格式

Motorola S-Record 是另一种文本文件格式，用于表示内存的内容。与 Intel HEX 类似，每行包含了长度、地址、数据以及校验和。S-Record 格式同样适用于微控制器和其他设备上的编程和数据传输。

将 ELF 格式的文件转换为 S-Record 格式的命令如下：

arm-none-eabi-objcopy -O srec input_file.elf output_file.srec 

在这个命令中：

• -O srec 选项指定输出文件应为 Motorola S-Record 格式。
• input_file.elf 是输入文件。
• output_file.srec 是转换后的 S-Record 文件。

注意事项

• 在使用 arm-none-eabi-objcopy 转换文件格式时，确保输入文件是正确的并且已经包含了所有必要的内容，因为 objcopy 只是转换文件格式，并不会解决链接错误或丢失的段和符号等问题。