Hex、Bin文件解读

hex文件

做过单片机开发的朋友应该对hex和bin文件都比较眼熟了，但你是否真正理解这两种文件的区别和联系吗？今天我想总结一下，做个备忘。水平所限，如有疏漏，欢迎指正。

简单来说，我们的源代码经过单片机编译器编译后，会输出只有CPU能识别的二进制机器码，这也就是bin文件里面的内容。bin文件需要烧写到Flash（Rom）里才能运行。那这些二进制数据应该怎么烧写以及烧写到Flash里的哪块区域呢？这就需要hex文件登场了。所以，也可以这样说，hex文件是bin文件的详细描述，里面添加了二进制数据在Flash中的对应区域地址等信息。

首先要明确一点，bin文件是二进制（也可以说是16进制）文件，但是hex文件可是文本文件（ASSICII格式），并且内容是以行为单位组织的。每两个字符表示16进制的值，比如，bin中的一个字节数据0xFF，在hex文件中表示为字符串“FF”，占两个字节，所以hex文件比bin文件要大很多。下面重点说一下hex文件的格式，不同编译器输出的hex文件可能会稍微有点不同，但基本格式都是一样的，它包含这几部分：

Head + Len + Offset + Type + Data + Checksum

• Head
  占1个字符，固定为冒号“:”。

• Len
  占2个字符，其转化成16机制数的值代表Data域的字节数长度。

• Offset
  占4个字符，代表地址偏移数。

• Type
  占2个字符，用来表示本行内容的类别，它有6种取值：

  1. “00”：数据记录，用来记录bin文件中的数据，Hex文件的大部分内容都是数据记录
  2. “01”：文件结束记录，用来标识文件结束，放在文件的最后，标识Hex文件的结尾
  3. “02”：扩展段地址记录，用来标识扩展段地址的记录
  4. “03”：开始段地址记录，开始段地址记录
  5. “04”：扩展线性地址记录，用来标识扩展线性地址的记录
  6. “05”：开始线性地址记录，开始线性地址记录

• Data
  占Len*2个字符，代表bin文件中的数据。

• Checksum
  占2个字符，代表本行数据的检验码，计算方法为：检验和 = 0xFF & (0x100 - 冒号之后的各字节数据的累加和)。

单纯用文字讲清楚hex的每部分的含义比较抽象，尤其是Type的分类，不好描述，咱就举例子说明吧，这样最简单明了。针对6种Type，每1类1个例子，对照结构来分析：

1. : 10 01F0 00 C0E0C0D075D000C000C007309904C299 DB
   Type为“00”，所以这一行为数据记录；长度为0x10（即16），可以数一下Data段确实为16个字节；检验码为DB，按照计算公式算出来也没毛病；Offset为0x01F0，如果本行前面没有扩展段地址记录或扩展线性地址记录，则表示Data域的数据烧写到Flash的地址0x01F0处，如果前面有这两类记录，其意义下面再说。

2. : 00 0000 01 FF
   Type为“01”，表示这是hex文件结尾，在最后一行。

3. : 02 0010 02 0010 24
   Type为“02”，所以这一行为扩展段地址记录，扩展段地址为0x0010，它表示该行以后的数据记录烧写地址为：0x0010 x 0x0F + Offset。如果1中的那行数据之前有这个扩展段地址记录，那么1中的数据烧写地址变为：0x0010 x 0x0F + 0x01F0 = 0x02E0。

4. : 04 0000 03 00003800 C1
   Type为“03”，表示该行为开始段地址记录，这一类很少见，我在我的hex文件中没找到，写一个网上的例子，它指定程序起始执行地址，对于80x86处理器，可指定CS:IP寄存器的初始内容，Offset字段是0x0000，Len始终为4，Data的前两个字节代表CS寄存器的值，后两个字节代表IP值。

5. : 02 0000 04 0800 F2
   Type为“04”，表示该行为扩展线性地址记录。因为Offset只有两个字节，表示的地址范围有线，所以对于空间比较大的情况，可以用“04”指定扩展地址，表示地址的高位，这样地址就可以用4个字节表示了。本例中指定的地址高位为0x0800，如果1中的那行数据之前有这个扩展线性地址记录，那么1中的数据烧写地址变为：0x0800 << 0x0F + 0x01F0 = 0x080002E0。

6. : 04 0000 05 08000189 65
   Type为“05”，表示该行为开始线性地址记录，一般表示程序的入口地址，比如该例子中的地址为0x08000189，可以在Map文件中找到。

说到底，其实烧写工具就是根据hex文件的描述，get到程序数据和地址，然后逐个烧写到Flash中对应的区域。好了，先写这么多。