發布日期：2022-04-22 點擊率：104 品牌：HEX
后綴為X0 的文件是十六進制文件格式的一種，而Intel Hex 文件格式也是一種常用的十六進制文件格式。X0是TI 燒寫軟件和工具常用的文件格式，而Hex 文件是第三方燒寫器常用的文件格式。編譯器(如TI 集成開發環境CCS)編譯C 語言或者匯編語言程序生成二進制機器代碼，然后由機器代碼生成X0 和Hex 這兩種十六進制文件格式。本文首先介紹這兩種文件格式，然后介紹如何在CCS 編譯環境中產生這兩種文件格式，最后結合UCD3xxx 系列數字電源控制器通過實例來進一步了解這兩種文件格式。
1 X0 和Hex 文件格式
X0 和Hex 文件是由一行行符合對應文件格式的文本所構成的ASCIi(American Standard Code for Information Interchange，美國信息互換標準代碼)文本文件。在計算機中，所有的數據在存儲和運算時都要使用二進制數表示，例如a、b、c、d 這樣的52 個字母(包括大寫)，0、1 等數字，還有一些常用的符號(如*、#、@等)在計算機中存儲時也要使用二進制數來表示。ASCII 碼就是用來表示這些字母、數字以及符號的，它使用指定的7 位或8 位二進制數組合來表示128 或256 種可能的字符。而X0 和Hex 文件格式就利用ASCII 碼來表示二進制信息。
X0 格式的名稱是“泰克擴展十六進制文件格式”(Tektronix Extended hexadecimal file format)，具體格式參見圖1。
圖 1：X0 文件格式
X0 文件以百分號“%”為記錄標志，表示一行的開始;記錄長度指的是每一行除百分號外的字符數(不是字節數)，占一個字節;記錄類型占一個字符，共兩種：6 - 代表數據，8-代表結束;校驗是整個一行字符除(注意不是字節)除校驗自身和百分號外的校驗和，占一個字節;地址共9 個字符，第一個字符是8，指的是地址共占8 個字符，后面8 個字符(4 個字節)是數據所要加載的地址;數據就是程序代碼或其它信息。
以計算機常用的“Hello, Word!(加換行符)”為例，如果把它加載到地址0x006B，那么X0 文件如下
表示：
%2A6DE80000006B48656C6C6F2C20576F726C64210A
%09819800000000
Hex 文件格式有很多種，本文主要介紹“英特爾十六進制目標文件格式”(Intel Hexadecimal object file format)，具體格式如圖2 所示。
圖 2：Hex 文件格式
Intel Hex 文件以冒號“:”為記錄標志，表示新的一行的開始;記錄長度占一個字節，指的是每一行所包含實際數據或信息的字節數;加載偏置占兩個字節，是相對地址(加載偏置加上擴展線性地址就是絕對地址);記錄類型共有6 中，分別為：0 - 數據記錄，1 - 文件記錄結束，2 - 擴展段地址記錄，3 -起始段地址記錄，4 - 擴展線性地址記錄，5 -起始線性地址記錄;每一行記錄的數據部分都是可變的，最多可以有255 個字節，也可能沒有，取決于所記錄的類型。最后一個是校驗，它是除冒號和校驗自身的校驗和，具體做法是每個字節累加，然后取計算結果最后一個字節補碼(取反加1)作為校驗字節。
還是以“Hello, Word! (加換行符)”為例，把它加載到地址0x0000，Hex 文件如下：
:0F00000048656C6C6F2C20576F726C64210A7E
:00000001FF
2 UCD3xxx 存儲結構
圖 3：UCD3xxx 存儲結構
介紹如何生成X0 和Hex 文件以前，需要先了解一下UCD3xxx 系列數字控制器存儲結構，如圖3 所示。UCD3xxx 三種模式：復位模式、ROM 模式以及Flash 模式。這三種狀態對應的存儲映射是不一樣的。復位模式下，所有內存都映射為ROM;ROM 模式下，程序閃存(Program Flash)被映射在0x10000至0x17FFF，數據閃存(Data Flash)是從0x18800 至0x18FFF，隨機存取存儲(RAM)放在0x19000 至 0x19FFF;Flash 模式下，數據和隨機存取位置不變，程序閃存位置被重新映射到0 至0x7FFF。程序閃存最后4 個字節是保存整個程序閃存的校驗和。
UCD3xxx 起機過程是：上電開始進入復位模式;上電完成后進入ROM模式，此時芯片會自動跳轉到0xA000 執行。在0xA000 至0xAFFF 這一段地址內，固化了一段ROM 程序，這段程序除了做一些芯片自身的初始化外，它還會計算程序閃存的校驗和，然后和程序閃存最后4 個字節保存的校驗和對比，如果不一致，此時程序會停下來，等待主機命令。如果對比結果一致，那么芯片就會進入Flash 模式，ROM 程序會執行跳轉指令進入程序閃存中運行。
3 如何在CCS 集成開發環境下生成X0 和Hex 文件
圖 4：CCS 編譯器編譯選項設置
X0 和Hex 文件的生成離不開格式轉換程序：Hex470.exe 和 FusionX0ToHex.exe。Hex470.exe 是匯編語言工具包里面自帶的程序。FusionX0ToHex.exe 是TI 數字電源設計(Fusion Digital Power Designer)圖形用戶界面(GUI)所帶的轉換程序。Hex470.exe 和 FusionX0ToHex.exe 可以用命令行來調用，下面分別介紹各自的命令格式。
Hex470.exe 的命令行格式為：Hex470 [選項] 文件名，hex470 是調用轉換程序的命令，選項是控制轉換過程的附加信息(具體信息可參考文獻2)，文件名是指輸入文件的名稱。Hex470 可以把CCS 編譯生成的后綴為Out 的文件轉換成各種格式的Hex 文件，如：
Hex470 –i sample.out
這段命令是把生成的sample.out 文件轉換成Intel Hex 格式文件，文件名稱為sample.hex;
Hex470 –x sample.out
這段命令是把生成的的sample.out 文件轉換成X0 格式文件，文件名稱sample.x0。
既然Hex470 可以直接把Out 文件轉換成Hex 文件，那為什么要先轉成X0 再轉換成Hex 文件呢?有兩個原因：Hex470 不會計算程序閃存的校驗和;Hex470 生成的Hex 文件地址是基于程序閃存模式，而燒寫器需要的地址是ROM模式，也就是從0x10000 至0x17FFF，所以UCD3xxx 不支持Hex470 直接生成的Hex 文件，需要通過FusionX0ToHex.exe 轉換程序把X0 文件轉換成Hex 格式文件，具體命令格式是：
FusionX0ToHex --infile x0-file
--format intel|srec|hexdump
--pflash-checksum calc|none|source
--export pflash|dflash|both|source
--outfile hex-file
--infile 主要指定輸入X0 文件。
--format 主要指定生成哪種Hex 格式，分別為intel、srec(Motorola S-Record)和hexdump。
--pflash-checksum 主要指定程序閃存的校驗模式，calc 模式-基于X0 文件計算校驗位并寫入相應位置;none 模式-校驗位默認為0xFFFFFFFF;source 模式是使用X0 自己的校驗位。
--export 指定輸出哪一部分存儲，pflash 指只輸出程序閃存部分。dflash 指輸出數據閃存部分。both 是輸出程序和數據閃存。無論哪一部分，如果X0 文件中沒有就用0xFF 填充。source 是直接把X0 輸出。
--outfile 是指定輸出Hex 文件名稱。
下面就介紹一下如何在CCS 編譯環境中嵌入hex470 和FusionX0ToHex 命令行。
在CCS(3.x 版本)編譯環境中，進入工程(Project)菜單，然后選擇編譯選項(Build Options)，然后點擊通用標簽(General)，就會出現如圖4 所示界面。在最后編譯步驟(Final build steps)中，我們可以輸入下面兩條命令行：
hex470 -x -memwidth 8 .debugFB_48V_HS.out
FusionX0ToHex --infile FB_48V_HS.x0 --pflash-checksum calc --export both --format intel –outfile FB_48V_HS.hex
第一條命令中：-x 選項就是指把.debugFB_48V_HS.out 轉換成X0 文件，-memwidth 8 是定義系統存儲字寬為8 位。
圖 5：生成的X0 文件(UCD3xxx)
圖 6：生成的Hex 文件(UCD3xxx)
第二條命令中：輸入待轉文件是FB_48V_HS.x0，輸出文件是FB_48V_HS.hex，計算程序閃存的校驗位，同時輸出程序和數據閃存內容，格式是intel 十六進制。
4 基于UCD3xxx 進一步了解X0 和Hex 文件格式
為了進一步了解X0 和Hex 格式，下面通過UCD3xxx 硬開關全橋評估板軟件來看一下具體生成的X0和Hex 文件，如圖5 和圖6 所示。
圖5 的第一列統一是百分號開始;下面兩列(一個字節)表示的是每一行除百分號外的字符長度，每行最多字符數是0x4E(78);然后一列表示后面數據類型，除最后一行是8(結束)外，其它都是6(數據);再有兩列是整行的校驗;地址占9 列，以8 開始，后面4 個字節代表實際地址;地址后面就都是數據了。從圖中可以看出，X0 文件的程序閃存的地址都是從0 開始的，而且也沒有整個程序閃存的校驗。TI 燒寫軟件和工具主要使用X0 格式的文件，燒寫軟件自己會計算程序閃存的校驗和，然后寫到最后4 個字節，所以X0 不需要計算整個程序閃存的校驗和。
圖6 的第一列都是冒號;后面依次一個字節指的是整行所含數據的字節數;兩個字節是偏置地址;一個字節是指的記錄類型;然后是字節數不等的數據。最后一個字節是每一行的校驗。圖6 的第一行指定擴展地址，為0x0001;最后一行標志文件結束。另外，在程序閃存最后4 個字節(粉紅色區域)就是整個程序閃存的校驗和。如果這個校驗和不對，程序就不會跳到程序閃存中執行。
5 小結
如果使用TI 提供的燒寫軟件(GUI)和工具(USB 適配器)燒寫的話，只需要格式為X0 的文件;如果使用第三方燒寫器在生產線燒寫，那么就會需要Hex 格式文件。可以根據本文的介紹來生成所需的X0或者Hex 文件。
6 參考資料
1. SLUS868D - Digital Power Controllers, Texas Instruments Inc., 2012
2. SPNU118J - ARM Assembly Language Tools v4.9 User's Guide, Texas Instruments Inc., 2011
3. SRecord V1.59- Manipulate EPROM load files, 2012
4. Fusion Digital Power Designer, Texas Instruments Inc., 2012
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