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基础知识 | hex文件格式详解

小麦大叔 2023-04-15 原文

hex文件格式总结

  • 什么是hex文件？

  • 文件格式

  • 指令类型（Record type）

  • 校验和

    • :04 02B0 00 92020008 AE

    • :04 0000 05 08000135 B9

    • :00 0000 01 FF

  • hex转bin文件

什么是hex文件？

hex是用于文件格式是intel规定的标准，总体来说，hex是文本文件，经常在微控制器的固件开发中看到hex的身影，例如基于STM32F103硬件，使用MDK开发的话，该软件就可以生成hex文件；如下图所示；

这是一个简单的STM32标准外设库工程，代码里什么都没做，具体如下；

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>

/**
  * @brief  Main program.
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{

  /* Add your application code here
     */

  /* Infinite loop */
  while (1)
  {
   
  }
}

最终，我们打开生成的hex文件，可以看到，这的确是一个文本文件，所以，直接将hex文件烧入MCU的Flash还是不行的，除非烧录软件可以把hex文件转成bin文件，然后再进行烧录；

:020000040800F2
:10000000000400204901000899010008950100083A
:10001000970100089101000881020008000000001B
:100020000000000000000000000000009D0100082A
:1000300093010008000000009B010008290200084D
:100040006301000863010008630100086301000800
:1000500063010008630100086301000863010008F0
:1000600063010008630100086301000863010008E0
:1000700063010008630100086301000863010008D0
:10008000630100086301000863010008000000002C
:1000900000000000000000000000000063010008F4
:1000A00063010008630100086301000863010008A0
:1000B0006301000863010008630100086301000890
:1000C0006301000863010008630100086301000880
:1000D0006301000863010008630100086301000870
:1000E0006301000863010008630100086301000860
:1000F0006301000863010008000000000000000028
:100100000000000000000000630100086301000817
:10011000630100086301000863010008630100082F
:10012000630100086301000863010008630100081F
:1001300063010008DFF80CD000F018F80048004711
:10014000A102000800040020064880470648004736
:10015000FEE7FEE7FEE7FEE7FEE7FEE7FEE7FEE777
:10016000FEE7FEE72D02000835010008064C074DAA
:1001700006E0E06840F0010394E807009847103477
:10018000AC42F6D3FFF7DAFFA4020008B40200087D
:10019000FEE77047FEE7FEE77047704770470000D4
:1001A0000CB500211F4801910091026842F4803291
:1001B00002604FF4A063026802F400320092019AD8
:1001C000521C0192009A12B9019A9A42F3D1026824
:1001D000920324D50121009141684160416841604A
:1001E00041684160416821F47C114160416841F4FB
:1001F00098114160016841F08071016001688901D6
:10020000FCD5416821F003014160416841F00201E1
:1002100041604168C1F381010229FAD10CBD00910E
:100220000CBD00000010024070470000104810B5DF
:10023000016841F00101016041680E4A11404160CE
:1002400001680D4A11400160016821F480210160BC
:10025000416821F4FE0141604FF41F0181600021DB
:10026000C162FFF79DFF05494FF00060086010BDB7
:10027000001002400000FFF8FFFFF6FE08ED00E06E
:10028000FEE702E008C8121F08C1002AFAD1704731
:100290007047002001E001C1121F002AFBD1704706
:1002A000FEE70000B4020008000000200004000087
:0402B00092020008AE
:0400000508000135B9
:00000001FF

文件格式

通过上面的文件，我们不难发现，hex文件每行都由:作为起始码，这是显而易见的，而后面这些乱七八糟的数据又代表什么呢？先看下面这张图；

hexformat

这个和一般的通讯协议类似，一帧数据往往包括起始码，数据长度，数据类型，数据，校验码等等，所以hex文件也不例外，这里它包含几个特点，下面参考了wiki；

  • 起始码：每行数据作为一帧，并由:作为起始码；

  • 字节长度：两个十六进制数字（一对十六进制数字），指示数据字段中的字节数（十六进制数字对）。最大字节数为255（0xFF）。16（0x10）和32（0x20）是常用的字节数；

  • 地址：四个十六进制数字，代表数据的16位起始存储器地址偏移量。数据的物理地址是通过将此偏移量添加到先前建立的基地址来计算的，因此允许内存寻址超过16位地址的64 KB限制。基地址默认为零，可以通过各种类型的记录进行更改。基地址和地址偏移量始终表示为大端值。

  • 指令类型：两个十六进制数字00到05，定义了这行数据的具体含义；

  • 数据：n字节数据序列，由2个n十六进制数字表示；

  • 校验码：（两个十六进制数字），可以用来验证记录没有错误的计算值；

指令类型（Record type）

Record type的值一般是00~05，这表示了，当前这行hex格式的数据，所代表的含义：

Hex codeRecord typeDescriptionExample
00数据包含数据和该数据的16位起始地址。字节计数指定记录中的数据字节数。右侧显示的示例为0B （十一）个数据字节（61， 64， 64， 72， 65， 73， 73， 20， 67， 61， 70）位于以地址开头的连续地址 0010。:0B0010006164647265737320676170A7
01文件结束每个文件在文件的最后一行必须恰好发生一次。数据字段为空（因此字节数为00），并且地址字段通常为 0000。:00000001FF
02扩展段地址数据字段包含一个16位的段基址（因此字节数始终为02）与80x86实模式寻址兼容。地址字段（通常为0000）被忽略。最近的段地址02记录乘以16，然后加到每个后续数据记录地址，以形成数据的物理起始地址。这允许寻址多达1 MB的地址空间。:020000021200EA
03起始段地址对于80x86处理器，请指定CS：IP寄存器的初始内容（即起始执行地址）。地址字段是0000，字节数始终为04，前两个数据字节是CS值，后两个是IP值。:0400000300003800C1
04扩展线性地址允许32位寻址（最大4GiB）。记录的地址字段将被忽略（通常是0000），其字节数始终为02。两个数据字节（大字节序）为所有后续类型指定32位绝对地址的高16位00记录; 这些高位地址位适用于下一个04记录。类型的绝对地址00 通过组合最近的高16位地址位形成记录 04 用低16位的地址记录 00记录。如果是类型00 记录之前没有任何类型 04 记录，然后其高16位地址位默认为0000。:02000004FFFFFC
05起始线性地址地址字段是 0000（未使用），字节数始终为04。四个数据字节代表一个32位地址值（big-endian）。对于80386和更高版本的CPU，此地址将加载到EIP寄存器中。:0400000508000135B9

校验和

最后一个字节表示除了起始码之后，其余字节的校验和，其计算方式，下面简单介绍一下，这里为更加直观 对之前的hex做了一些简单处理，便于后面分析：

:02 0000 04 0800 F2
:10 0000 00 00040020490100089901000895010008 3A
:10 0010 00 97010008910100088102000800000000 1B
:10 0020 00 0000000000000000000000009D010008 2A
:10 0030 00 93010008000000009B01000829020008 4D
:10 0040 00 63010008630100086301000863010008 00
:10 0050 00 63010008630100086301000863010008 F0
:10 0060 00 63010008630100086301000863010008 E0
:10 0070 00 63010008630100086301000863010008 D0
:10 0080 00 63010008630100086301000800000000 2C
:10 0090 00 00000000000000000000000063010008 F4
:10 00A0 00 63010008630100086301000863010008 A0
:10 00B0 00 63010008630100086301000863010008 90
:10 00C0 00 63010008630100086301000863010008 80
:10 00D0 00 63010008630100086301000863010008 70
:10 00E0 00 63010008630100086301000863010008 60
:10 00F0 00 63010008630100080000000000000000 28
:10 0100 00 00000000000000006301000863010008 17
:10 0110 00 63010008630100086301000863010008 2F
:10 0120 00 63010008630100086301000863010008 1F
:10 0130 00 63010008DFF80CD000F018F800480047 11
:10 0140 00 A1020008000400200648804706480047 36
:10 0150 00 FEE7FEE7FEE7FEE7FEE7FEE7FEE7FEE7 77
:10 0160 00 FEE7FEE72D02000835010008064C074D AA
:10 0170 00 06E0E06840F0010394E8070098471034 77
:10 0180 00 AC42F6D3FFF7DAFFA4020008B4020008 7D
:10 0190 00 FEE77047FEE7FEE77047704770470000 D4
:10 01A0 00 0CB500211F4801910091026842F48032 91
:10 01B0 00 02604FF4A063026802F400320092019A D8
:10 01C0 00 521C0192009A12B9019A9A42F3D10268 24
:10 01D0 00 920324D5012100914168416041684160 4A
:10 01E0 00 41684160416821F47C114160416841F4 FB
:10 01F0 00 98114160016841F08071016001688901 D6
:10 0200 00 FCD5416821F003014160416841F00201 E1
:10 0210 00 41604168C1F381010229FAD10CBD0091 0E
:10 0220 00 0CBD00000010024070470000104810B5 DF
:10 0230 00 016841F00101016041680E4A11404160 CE
:10 0240 00 01680D4A11400160016821F480210160 BC
:10 0250 00 416821F4FE0141604FF41F0181600021 DB
:10 0260 00 C162FFF79DFF05494FF00060086010BD B7
:10 0270 00 001002400000FFF8FFFFF6FE08ED00E0 6E
:10 0280 00 FEE702E008C8121F08C1002AFAD17047 31
:10 0290 00 7047002001E001C1121F002AFBD17047 06
:10 02A0 00 FEE70000B40200080000002000040000 87
:04 02B0 00 92020008 AE
:04 0000 05 08000135 B9
:00 0000 01 FF

这里取最后三条指令，做一下检查；

:04 02B0 00 92020008 AE
:04 0000 05 08000135 B9
:00 0000 01 FF

:04 02B0 00 92020008 AE

0x04 + 0x02 + 0xB0 + 0x92 + 0x02 + 0x08 = 0x152 ~0x52 + 1 = 0xAE

~按位取反

:04 0000 05 08000135 B9

0x04 + 0x05 + 0x80 + 0x01 + 0x35 = 0X47 ~0x47 + 1 = 0XB9

~按位取反

:00 0000 01 FF

~0x01 + 1 = 0xFF

~按位取反

hex转bin文件

资深调包侠找到一个可以使用的包；

pip install intelhex

Per example, converting content of foo.hex to foo.bin addresses from 0 to FF:

$ python hex2bin.py -r 0000:00FF foo.hex
Or (equivalent):

$ python hex2bin.py -r 0000: -s 256 foo.hex

坐电梯到GitHub

https://github.com/python-intelhex/intelhex

长按下图二维码关注，独自前进，走得快；结伴而行，走得远；在这里除了肝出来的文章，还有一步一个脚印学习的点点滴滴；

基础知识详解xffxff0ccodepythonjavalinuxhtmlcss

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