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Intel HEX文件格式规范

摘录:HCTech 无锡和控电子   时间:2021-03-18   访问量:3724

对Intel HEX目标文件规范做了翻译。能力有限,仅供参考,翻译不当之处欢迎留言指正。

1、介绍

本文档介绍了Intel 8位,16位和32位的微处理器使用的HEX文件格式。 该HEX格式文件可用于PROM编程器或硬件模拟器。

HEX文件格式是一种使用ASCII编码表示二进制文件的一种方式。使用ASCII编码代替二进制存储,可以存储在非二进制存储介质上,如纸带、打孔卡等;并且这个文件能够显示在CRT终端,行式打印机等。8-bit的HEX格式文件可以使用16-bit的线性地址空间存放Intel 8-bit处理器的代码数据。16-bit的HEX格式文件可以使用20-bit的段地址空间存放Intel16-bit处理器的代码数据。32-bit HEX格式文件允许使用32-bit的线性地址空间存放Intel 32-bit处理器的代码数据。

二进制的十六进制表示形式以ASCII字母数字字符编码。例如,8-bit的二进制数据0011-1111在16进制中表示为3F。 要用ASCII编码,一个8-bit包含字符’3’的ASCII码(0011-0011或033H)和一个包含8位字节的8位字节字符“ F”(0100-0110或046H)的ASCII码是必需的。 对于每个字节值,高阶十六进制数字始终是十六进制数字对中的第一位。 此表示形式(ASCII十六进制)需要的字节数是二进制表示形式的两倍。

HEX文件由记录组成,每个记录都包含记录类型,长度,存储器加载地址和数据的校验和。 当前有6种不同类型的记录格式被定义。但是,这些记录的组合并不是都有意义的。 记录类型如下:

2、一般记录格式

image.png

每个记录都以一个包含03AH的RECORD MARK字段开始,ASCII表示为‘:’字符。

每个记录都有一个RECLEN字段,用来表示指定信号或RECTYP字段后数据的字节数。注意,一个数据字节使用两个ASCII字符表示。这个RECLEN字段能够表示的最大值为FFH或255。

每个记录都有一个LOAD OFFSET字段,用来描述数据字节16-bit起始地址的偏移量,因此这个字段只在数据记录中使用。不使用该字段的其他记录,应该被编码为4个ASCII零字段(‘0000’或030303030H)。

每个记录有一个RECTYP字段,用来指定该记录的记录类型。这个RECTYP字段用来解释记录中的其他信息。当前编码的记录类型有:

每个记录都有一个有效长度字段INFO/DATA,它由0个或多个16进制编码的字节组成。这个字段的信息根据RECTYP字段解释。

每个记录都以CHKSUM字段结束,这个字段使用从RECLEN字段(包括RECLEN字段)到INFO/DATA最后一个字节的数据累加和补码的ASCII字符的16进制编码表示。因此,从RECLEN字段(包括)到CHKSUM字段(包括)的ASCII编码转换为二进制后,数据累加和为0。

3、扩展线性地址记录(32-bit format only)

image.png

32-bit扩展线性地址记录被用于指定线性基址(LBA)的16-31位,其中LBA的0-15位为0。LBA的16-31位被称为上线性地址(ULBA)。后续数据记录中的内容字节的绝对存储地址为LBA加上数据记录中的LOAD OFFSET字段的偏移量及数据记录中字节数据的索引(0,1,2,…n)。这个偏移计算是做模4G(即32bit),忽略任何进位,从而实现偏移回绕加载(从0FFFFFFFFH到000000000H),这个4G从开始到结尾的偏移回绕范围由LBA决定。加载特定字节的线性地址计算公式为:
(LBA + DRLO + DRI)MOD 4G
其中:
DRLO是数据记录中的LOAD OFFSET字段。
DRI是数据记录中数据字节的索引。

当扩展线性地址LBA被定义时,它将会被应用在32-bit HEX文件的任何地方。这个值将保持有效,直到遇到下个扩展线性地址记录。这个LBA默认为0,直到遇到扩展线性地址记录。

这个记录中各字段的内容是:
RECORD MARK:
这个字段包含03AH,是ASCII编码的字符‘:’的16进制编码。
RECLEN:
该字段包含03032H,ASCII字符“ 02”的十六进制编码,即该记录内ULBA数据信息的长度(以字节为单位)。
LOAD OFFSET:
此字段包含030303030H,ASCII字符“ 0000”的十六进制编码,此字段未用于该记录。
RECTYP:
此字段包含03034H,ASCII字符“ 04”的十六进制编码,表明该记录类型为扩展线性地址记录。
ULBA:
该字段包含四个ASCII十六进制数字,它们指定高16位线性地址。 高位字节是记录的第10个/第11个字符对。 低阶字节是记录的第12/13个字符对。
CHKSUM:
该字段包含RECLEN,LOAD OFFSET,RECTYP和ULBA的数据校验和。

4、扩展段地址记录(16- or 32-bit formats)

image.png

16-bit扩展段地址记录用于指定段基地址的4-19位(SBA),其中SBA的0-3位为0。SBA的4-19位称为上段基址(USBA)。后续数据记录中内容字节的绝对地址为SBA加上数据记录中的LOAD OFFSET,及数据记录中数据的索引(0,1,2,…n)。这个偏移计算做模64K(即16位),忽略进位,从而实现偏移回绕加载(从0FFFFH到00000H),这个64K从开始到结尾的偏移回绕范围由SBA决定。加载特定字节的地址计算公式为:
SBA + ([DRLO + DRI] MOD 64K)
其中:
DRLO为数据记录中的LOAD OFFSET字段。
DRI为数据记录中数据的索引。
当扩展段地址通过SBA被定义,它将会被应用在16-bit HEX文件的任何地方。这个值将保持有效直到遇到下一个扩展段地址记录。这个段扩展地址默认为0,直到遇到扩展段地址记录。

这个记录中个字段的内容为:
RECORD MARK:
这个字段包含03AH,是ASCII编码的字符‘:’的16进制编码。
RECLEN:
该字段包含03032H,ASCII字符“ 02”的十六进制编码,即该记录内ULBA数据信息的长度(以字节为单位)。
LOAD OFFSET:
此字段包含030303030H,ASCII字符“ 0000”的十六进制编码,此字段未用于该记录。
RECTYP:
此字段包含03032H,ASCII字符“ 02”的十六进制编码,表明该记录类型为扩展段地址记录。
USBA:
该字段包含四个ASCII十六进制数字,它们指定高16位段基地址的值。 高位字节是记录的第10个/第11个字符对。 低阶字节是记录的第12/13个字符对。
CHKSUM:
该字段包含RECLEN,LOAD OFFSET,RECTYP和USBA的数据校验和。

5、数据记录(8-, 16-, or 32-bit formats)

image.png

数据记录使用16进制数字的ASCII编码表示数据内容,组成存储镜像的一部分。计算数据内容绝对地址(8-bit和32-bit线性,16-bit分段)的方法可以参考扩展线性地址记录和扩展段地址记录。

这个记录中个字段的内容为:
RECORD MARK:
这个字段包含03AH,是ASCII编码的字符‘:’的16进制编码。
RECLEN:
这个字段包含两个ASCII编码的16进制数字,说明数据字节在记录中的长度。这个字段的最大值为‘FF’或04646H(十进制255)。
LOAD OFFSET:
该字段包含四个ASCII编码的16进制数字,说明相对LBA(请参见扩展线性地址记录)或SBA(请参见扩展段地址记录)后放置数据第一个字节的地址。
RECTYP:
此字段包含03030H,ASCII字符“ 00”的十六进制编码,表明该记录类型为数据记录。
DATA:
该字段包含成对的ASCII编码的16进制数字,每个数据字节由一对ASCII字符标表示。
CHKSUM:
该字段包含RECLEN,LOAD OFFSET,RECTYP和DATA的数据校验和。

6、开始线性地址记录(32-bit format only)

image.png

开始线性记录用来记录指定目标文件的执行起始地址。这个值是EIP寄存器中的32-bit的线性地址记录。注意,这个记录仅指定代码地址在80386的32-bit线性地址空间中。如果代码要在实数中开始执行80386模式,则应改用“起始段地址记录”,因为该记录指定实模式所需的CS和IP寄存器内容。

起始线性地址记录可以出现在32位十六进制目标文件中的任何位置。 如果在十六进制目标文件中不存在记录的情况下,加载程序可以自由分配默认的起始地址。

这个记录中个字段的内容为:
RECORD MARK:
这个字段包含03AH,是ASCII编码的字符‘:’的16进制编码。
RECLEN:
该字段包含03034H,ASCII字符’04’的十六进制编码,表示记录中EIP寄存器数据的长度。
LOAD OFFSET:
该字段包含030303030H,ASCII字符’0000’的十六进制编码,此字段未用于该记录。
RECTYP:
该字段包含03035H,ASCII字符‘05’的十六进制编码,表明该记录为开始线性地址记录。
EIP:
此字段包含8个ASCII的十六进制编码,用于指定32位EIP寄存器的内容。高位字节是第10 / 1l个字符对。
CHKSUM:
该字段包含RECLEN,LOAD OFFSET,RECTYP和EIP的数据校验和。

7、开始段地址记录(16- or 32-bit formats)

image.png

起始段地址记录用于指定目标文件的执行起始地址。这个起始地址由是CS和IP寄存器的20位段地址给定。 注意,此记录仅指定8086/80186的20位分段地址空间内的代码地址。

起始段地址记录可以出现在16位十六进制目标文件中的任何位置。 如果在十六进制目标文件中不存在记录的情况下,加载程序可以自由分配默认的起始地址。

记录中各个字段的内容为:
RECORD MARK:
这个字段包含03AH,是ASCII编码的字符‘:’的16进制编码。
RECLEN:
该字段包含03034H,ASCII字符’04’的十六进制编码,表示记录中CS/IP寄存器数据的长度。
LOAD OFFSET:
该字段包含030303030H,ASCII字符’0000’的十六进制编码,此字段未用于该记录。
RECTYP:
该字段包含03033H,ASCII字符‘03’的十六进制编码,表明该记录为开始段地址记录。
CS/IP:
该字段包含8个ASCII字符的十六进制编码,分别指定16位CS寄存器和16位IP寄存器内容。 CS寄存器内容的高位字节为记录的第10 / ll个字符对,低位字节为记录的第12/13个字符对。 IP寄存器内容的高位字节为记录的第14/15个字符对,低位字节为记录的第16/17个字符对。
CHKSUM:
该字段包含RECLEN,LOAD OFFSET,RECTYP和CS/IP的数据校验和。

8、文件结束记录(8-, 16-, or 32-bit formats

image.png

该记录表示HEX目标文件的结束。

这个记录中个字段的内容为:
RECORD MARK:
这个字段包含03AH,是ASCII编码的字符‘:’的16进制编码。
RECLEN:
该字段包含03030H,ASCII字符’00’的十六进制编码。因此该记录并没有包含内容INFO/DATA数据字节,这个长度为0。
LOAD OFFSET:
该字段包含030303030H,ASCII字符’0000’的十六进制编码,此字段未用于该记录。
RECTYP:
该字段包含03031H,ASCII字符‘01’的十六进制编码,表明该记录为文件结束记录。
CHKSUM:
该字段包含RECLEN,LOAD OFFSET和RECTYP数据校验和。因为所有的字段是固定的,所以校验和也是固定的,校验和为04646H,即ASCII字符‘FF’的十六进制编码。

https://blog.csdn.net/ftswsfb/article/details/102617078


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