HEX文件格式

HEX文件格式，全称为Intel HEX，是一种用于存储和传输数据到嵌入式系统（如单片机）的文件格式。它是以ASCII文本形式表示的十六进制数据，常用于存储将被写入ROM或EPROM中的程序和数据。HEX文件由一系列符合Intel HEX文件格式的文本行构成，每行都包含了一个HEX记录，这些记录由对应机器语言码和/或常量数据的十六进制编码数字组成。

1 HEX文件格式详解

HEX文件的每一行记录都遵循以下格式：:LLAAAATT[DD…]CC，其中：

• 记录开始标志：每行HEX记录都以冒号“:”开头，表示记录的开始。
• 长度字段（LL）：紧跟冒号之后的是长度字段，表示后面数据字段的长度（以字节为单位）。它是一个两位的十六进制数。
• 地址字段（AAAA）：地址字段紧跟长度字段之后，表示数据在内存中的地址（以字节为单位）。它是一个四位的十六进制数。
• 类型字段（TT）：类型字段是一个一位的十六进制数，表示记录的类型。常见的类型有：
  • 00：数据记录
  • 01：文件结束记录
  • 02：扩展段地址记录
  • 04：扩展线性地址记录
  • 其他类型如03（开始段地址记录）、05（开始线性地址记录）等也存在于某些应用中。
• 数据字段（DD…）：数据字段包含实际的数据，长度由长度字段指定。数据以十六进制形式表示。
• 校验和字段（CC）：每行HEX记录的最后是两个十六进制数，表示校验和。校验和用于检测数据的正确性，它是通过计算从冒号之后的所有字节（不包括冒号和校验和本身）的和模256的余数，然后取该余数的补码得到的。

2 HEX文件的特点

• 文本形式：HEX文件以ASCII码的形式显示16进制数据，便于阅读和编辑。
• 固定格式：HEX文件的每一条记录都是固定格式，便于解析和处理。
• 广泛应用：HEX文件在嵌入式系统开发中非常常见，用于将程序代码和数据传输到目标设备中。

3 HEX文件的生成和使用

HEX文件通常由编译器生成。在嵌入式系统开发过程中，开发人员使用C或汇编语言编写程序，然后使用编译器将程序编译成机器码，并生成相应的HEX文件。这些HEX文件随后被写入到目标设备（如单片机）的存储器中执行。

如果需要编辑HEX文件，可以使用专门的HEX编辑器或集成开发环境（IDE）中的工具进行编辑。同时，HEX文件也可以使用文本编辑器（如记事本、Notepad++等）打开和查看，但编辑时需要注意保持格式的正确性。

4 示例

出处：简书

HEX 文件是可以烧录到 MCU 中，被 MCU 执行的一种文件格式。如果用记事本打开可发现，整个文件以行为单位，每行以冒号开头，内容全部为 16 进制码（以 ASCII 码形式显示）。

HEX 文件都是由记录（RECORD）组成的。在 HEX 文件里面，每一行代表一个记录。记录的基本格式为：

RECORD MARK":"(1) + LENGTH(1) + LOAD OFFSET(2) + RECTYPE(1) + INFO or DATA(n) + CHKSUM(1)

例如: 1000080080318B1E0828092820280B1D0C280D2854 可以被看作 0x10 0x00 0x08 0x00 0x80 0x31 0x8B 0x1E 0x08 0x28 0x09 0x28 0x20 0x28 0x0B 0x1D 0x0C 0x28 0x0D 0x28 0x54

第一个字节 0x10 表示本行数据的长度；

第二、三字节 0x00 0x08 表示本行数据的起始地址；

第四字节 0x00 表示数据类型，数据类型有：

0x00： Data Rrecord，用来记录数据，HEX 文件的大部分记录都是数据记录

0x01： End of File Record，用来标识文件结束，放在文件的最后，标识 HEX 文件的结尾

0x02： Extended Segment Address Record，用来标识扩展段地址的记录

0x03： Start Segment Address Record，开始段地址记录

0x04： Extended Linear Address Record，用来标识扩展线性地址的记录

0x05： Start Linear Address Record，开始线性地址记录

第五字节开始是数据；

最后一个字节 0x54 为校验和，计算本行前面所有 16 进制码的累加和（不计进位），校验和 = 0x100 - 累加和。

在上面的后两种记录，都是用来提供地址信息的。每次碰到这两个记录的时候，都可以根据记录计算出一个“基”地址。对于后面的数据记录，计算地址的时候，都是以这些“基”地址为基础的。

再看个例子：

:020000040008F2
:10000400FF00A0E314209FE5001092E5011092E5A3
:00000001FF      

对上面的 HEX 文件进行分析：

第 1 条记录的长度为 0x02，LOAD OFFSET为 0x0000，RECTYPE 为 0x04，说明该记录为扩展段地址记录。数据为 0x00 0x08，校验和为 0xF2。从这个记录的长度和数据，我们可以计算出一个基地址，这个地址为 (0x0008 << 16)，后面的数据记录都以这个地址为基地址。

第 2 条记录的长度为 0x10（16），LOAD OFFSET为 0x0004，RECTYPE为 0x00，说明该记录为数据记录。数据为 0xFF 0x00 0xA0 0xE3 0x14 0x20 0x9F 0xE5 0x00 0x10 0x92 0xE5 0x01 0x10 0x92 0xE5，共 16 字节。这个记录的校验和为0xA3。此时的基地址为 0x80000，加上 OFFSET，这个记录里的 16 字节数据的起始地址就是 0x80000 + 0x0004 = 0x80004.

第 3 条记录的长度为 0x00，LOAD OFFSET 为 0x0000，RECTYPE 位 0x01，校验和为 0xFF。说明这个是一个 END OF FILE RECORD，标识文件的结尾。

在上面这个例子里，实际的数据只有 16 字节：FF00A0E314209FE5001092E5011092E5，其起始地址为 0x0004

总之，HEX文件格式是嵌入式系统开发中不可或缺的一部分，它提供了一种方便、可靠的方式来存储和传输程序代码和数据。