嵌入式--Hex文件总结：Hex文件格式，Hex文件转bin文件

╰半夏微凉° 2022-10-22 14:53 826阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  序言
 *  Hex文件格式解析
 *  HEX文件的格式
 *  使用C语言将Hex文件转成Bin文件

# 序言 #

这里所说的hex和bin文件是在嵌入式开发时，IDE生成的hex文件或bin文件。它们都是有一定的标准的制式文件。

*  hex文件：不能直接烧录到主控芯片的Flash里面去，烧录进入后也不能运行，它是为了方便烧录工具/软件烧录。换句话说就是hex文件里面的有用的数据是被“打包”到一行一行的数据包中去了。
 *  bin文件：可以直接烧录到主控芯片的Flash里面去，就直接“拷贝”到主控芯片的0x8000000地址（一般来说ARM内核的芯片）地址累加，就可以运行了。

如果你想自己写个烧录软件，那就有必要写个算法将hex文件转为bin文件，然后，使用软件直接将转换好的bin文件“拷贝”到芯片的相关地址（一般是0x8000000）就可以了。

# Hex文件格式解析 #

Hex文件如果用特殊的程序来查看（一般记事本就可以实现）。打开后可发现，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文件可以按照如下的方式进行拆分来分析其中的内容：  
例如：

`:020000040000FA` , 我把它看做 0x02 0x00 0x00 0x04 0x00 0x00 0xFA

第一个 0x02 为数据长度。  
紧跟着后面的0x00 0x00 为地址。  
再后面的0x04为数据类型，类型共分以下几类：

*  ‘00’ Data Record：数据记录
 *  ‘01’ End of File Record：文件结束记录
 *  ‘02’ Extended Segment Address Record：扩展段地址记录
 *  ‘03’ Start Segment Address Record：开始段地址记录
 *  ‘04’ Extended Linear Address Record：扩展线性地址记录
 *  ‘05’ Start Linear Address Record：开始线性地址记录

然后，接着0x04后面的两个 0x00 0x00就是数据。最后一个0xFA是校验码。  
HEX文件的每一行都是这样的格式：

# HEX文件的格式 #

Intel HEX格式的文件是由多条记录组成，而每条记录又是由6个字段组成。这些记录是由一些代表机器语言代码和常量的16进制数据组成的。Intel HEX 文件常用来传输要存储在 ROM 或者 EPROM 中的程序和数据。大部分的 EPROM 编程器能使用 Intel HEX文件记录的基本格式如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>RecordMark</th> 
   <th>RecordLength</th> 
   <th>LoadOffset</th> 
   <th>RecordType</th> 
   <th>Data</th> 
   <th>Checksum</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>记录标志</td> 
   <td>记录长度</td> 
   <td>装载偏移</td> 
   <td>记录类型</td> 
   <td>数据</td> 
   <td>校验和</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中，**RecordMark**字段其实就是每条记录的首部，其值为0x3A，在ASCII码中就是冒号“:”。该字段在HEX文件中，这个头部只占有一个字节。  
 **RecordLength**表示每条记录包含的数据的长度，以字节为单位，最大描述255个字节，表现为2个16进制的字符，该字段在HEX文件中占2个字节。  
 **LoadOffset**表示该记录中的数据在整个存取器空间中的偏移，用4个十六进制字符描述一个16位数据，在HEX文件中该字段占有4个字节。  
 **RecordType**表示记录类型，表现为2个十六进制字符。取值有以下几种：

*  00 表示数据记录；
 *  01 表示文件结束记录；
 *  02 描述拓展段地址记录；
 *  03 描述开始段地址记录；
 *  04 描述扩展线性地址记录；
 *  05 描述开始线性地址记录。

**Data**字段表示数据的具体内容，描述方法仍是两个16进制的字符表示1字节的数据。此字段的长度由该记录的RecordLength决定，数据的解释取决于记录类型(RecordType)。  
 **Checksum**字段为校验和。这个校验和是这么来的，将RecordMark(“:”)后的所有的数据按字节相加，即成对相加起来，然后模除256得到余数，再对这个余数求补码，最终得出的结果就是校验和。所以检测方法也很简单：在每一条记录内，将RecordMark(“:”)后的所有数据(包括Checksum)按字节相加后得到的8位数据为0，则说明数据无误，否则说明出错了。

至于什么是拓展段地址记录、开始段地址记录、扩展线性地址记录、开始线性地址记录这里不做详细的介绍，在芯艺的《AVR单片机GCC程序设计》的附录部分有详细的说明。而在Arduino的HEX文件中，记录类型只有两种，数据记录和文件结束记录。所以RecordType这个字段的值不是0x00就是0x01。

数据记录适用于8位、16位和32位格式，其详细格式如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>记录名</th> 
   <th>RecordMark</th> 
   <th>RecordLength</th> 
   <th>LoadOffset</th> 
   <th>RecordType</th> 
   <th>Data</th> 
   <th>Checksum</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>记录名</td> 
   <td>记录标志</td> 
   <td>记录长度</td> 
   <td>装载偏移</td> 
   <td>记录类型</td> 
   <td>数据</td> 
   <td>校验和</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>内容</td> 
   <td>“:”</td> 
   <td>X</td> 
   <td>-</td> 
   <td>“00”</td> 
   <td>-</td> 
   <td>-</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>字节数</td> 
   <td>1</td> 
   <td>1</td> 
   <td>2</td> 
   <td>1</td> 
   <td>X</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

文件结束记录适用于8位、16位和32位格式，其详细格式如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>记录名</th> 
   <th>RecordMark</th> 
   <th>RecordLength</th> 
   <th>LoadOffset</th> 
   <th>RecordType</th> 
   <th>Checksum</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>记录名</td> 
   <td>记录标志</td> 
   <td>记录长度</td> 
   <td>装载偏移</td> 
   <td>记录类型</td> 
   <td>校验和</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>内容</td> 
   <td>“:”</td> 
   <td>“00”</td> 
   <td>“0000”</td> 
   <td>“01”</td> 
   <td>“FF”</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>字节数</td> 
   <td>1</td> 
   <td>1</td> 
   <td>2</td> 
   <td>1</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

比如说，有如下一条数据记录：“`:1001A000808184608083808182608083808181609F`”，则，其RecordMark为“:”，RecordLength为”10”，这里是16进制的，对应10进制为16，也就是说Data字段有16个字节；LoadOffset的值为01A0，也就是说在该条记录中，数据字段在内存中的起始地址为01A0；RecordType为00，表示是记录类型；Data的值为80818460808380818260808380818160，一共有16个字节；Checksum的值为9F。用计算器按照上面的方式验证一下是可以得到一个低8位为0的数据，也就是说这条记录是合法的。下面开始编码实现对HEX文件的解析。

# 使用C语言将Hex文件转成Bin文件 #

bool ReadHexLineData(HexFormatForLine* out,const QByteArray &ba)//false: 校验错误 true：校验成功
    { 
         unsigned char i,checkoutCal=0;
    
        //计算校验值
         for(i=0;i < ba.size()-1;i++){ 
            checkoutCal += (unsigned char)ba.at(i);
         }
         checkoutCal = 0x100-checkoutCal;
         //获取个部分域的值
         out->datalen =(unsigned char)ba.at(0);
         out->addr = ((unsigned char)ba.at(1)<<8)|(unsigned char)ba.at(2);
         out->datatype = (unsigned char)ba.at(3);
         memset(out->databuf,0,sizeof(out->databuf));
         for(i = 0;i<out->datalen;i++){ 
            out->databuf[i] = (unsigned char)ba.at(4+i);
         }
         out->checkout = (unsigned char)ba.at(4+i);
    #if 0 //调试时打开
         qDebug("datalen=%X",out->datalen);
         qDebug("addr=%X",out->addr);
         qDebug("datatype=%X",out->datatype);
         qDebug("checkout=%X",out->checkout);
         qDebug("checkoutCal=%X",checkoutCal);
    #endif
        //比较读取的校验值和计算的校验值是否一致
        if(checkoutCal == out->checkout){ 
            return true;
        }
        return false;
    }
    
    char HexToBin(HexFormatForLine* ba,QDataStream & out)//return 0: ok 1:hex文件结束 2：hex文件有误
    { 
        static unsigned int ExStageAddr = 0x00;//扩展段地址
        static unsigned int ExLineAddr = 0x00;//扩展线性地址
        static unsigned int absoluteAddrLocal = 0x00;//本地记录绝对地址
        unsigned int absoluteAddrCurrent = 0x00;//计算当前记录的绝对地址
        unsigned int Bytesskipped = 0;//被跳过的字节数
    
        switch(ba->datatype)
        { 
            case 0x00://数据记录
                //计算出当前记录的绝对地址
                if(ExStageAddr != 0){ 
                    absoluteAddrCurrent = (ba->addr+ExStageAddr);
                }else if(ExLineAddr != 0){ 
                    absoluteAddrCurrent = (ba->addr|ExLineAddr);
                }else{ 
                    absoluteAddrCurrent = ba->addr;
                }
                //hex文件第一条数据记录时，将本地绝对地址absoluteAddrLocal同步等于当前记录的绝对地址absoluteAddrCurrent
                if(absoluteAddrLocal == 0){ 
                        absoluteAddrLocal = absoluteAddrCurrent;
                }
                //比较当前记录的绝对地址absoluteAddrCurrent和本地的绝对地址absoluteAddrLocal是否有偏差
                Bytesskipped = absoluteAddrCurrent-absoluteAddrLocal;
            break;
            case 0x01://文件结束记录
                return 1;
            break;
            case 0x02://扩展段地址记录
                ExStageAddr = (ba->databuf[0]<<8|ba->databuf[1])<<2;
                ExLineAddr = 0x00;
                return 0;//return ok
            break;
            case 0x04://扩展线性地址记录
                ExLineAddr = (ba->databuf[0]<<8|ba->databuf[1])<<16;
                ExStageAddr = 0x00;
                return 0;//return ok
            break;
            default:
                return 2;
            break;
        }
    
        for(unsigned int i = 0;i < Bytesskipped;i++){ //被跳过的地址，填充0
            out <<(unsigned char)0x00;
        }
        if(Bytesskipped!=0){ 
            qDebug() <<Bytesskipped;
        }
        absoluteAddrLocal += Bytesskipped;//本地绝对地址absoluteAddrLocal累加
    
        for(unsigned int i = 0;i < ba->datalen;i++){ 
            out <<ba->databuf[i];
        }
        absoluteAddrLocal += ba->datalen;//本地绝对地址absoluteAddrLocal累加
    
        return 0;
    }
    
    void do_hex2bin(void)
    { 
        QFile hexfile(ui->edtFileName->text());//获取hex文件路径
        // 就在原目录下生成一个bin文件
        QFile outfile(ui->edtFileName->text().replace("hex", "bin")); // 生成的目标bin文件
    
        if (!hexfile.open(QIODevice::ReadOnly)) // hex文件
        { 
            qDebug("file open fail!");
            return;
        }
    
        if (!outfile.open(QIODevice::WriteOnly)) // bin文件
        { 
            qDebug("file open fail!");
            return;
        }
    
        QDataStream out(&outfile);
    
        QByteArray alinedata;
        HexFormatForLine HexDataStr;
        while(!hexfile.atEnd()){ //循环处理，至hex文件读完
            /*若： alinedata =QByteArray::fromHex(":12345678"); 则： alinedara ={0x12,0x23,0x45,0x78};*/
            alinedata = QByteArray::fromHex(hexfile.readLine());//从hex文件中读取一行
            bool ret = ReadHexLineData(&HexDataStr,alinedata);//将一行数据解读到HexDataStr结构体
            if(!ret){ 
                qDebug("校验出错,hex文件有误.");
                outfile.remove();//删除输出的bin文件
                hexfile.close();//关闭输入文件
            }
            ret=HexToBin(&HexDataStr,out);//将解读后的数据写入bin文件
            if(ret!=0){ 
                break;
            }
        }
        qDebug("hex2bin ok");
        hexfile.close();
        outfile.close();
    }