程序编出的hex文件都是些什么东西？

原创

嵌入式基地 2024-07-26 11:19:28 ©著作权

文章标签 mongodb 数据库数据字节数十六进制数字 文章分类 HarmonyOS 后端开发

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者嵌入式基地的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

1、什么是hex文件

以*.hex为后缀的文件我们称之为HEX文件。hex是intel规定的标准，hex的全称是Intel HEX，此类文件通常用于传输将被存于ROM或EEPROM中的程序和数据。是由一行行符合Intel HEX文件格式的文本所构成的ASCII文本文件。
HEX的英语原始意思是16进制。这种文件格式主要用于保存单片机固件。
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，2个ASCII码字符表示1个Hex字节

2、hex文件格式

先上图：这是我用Notepad++ 直接打开的一个32bit的单片机编译器编译的一个hex文件(中间省略了部分)：

程序编出的hex文件都是些什么东西？_十六进制数字

通过上面的文件，我们不难发现，hex文件每行都由一个冒号:作为起始码。

每行都符合以下图示的格式：

（注意：下图中一格代表一个ASC码，用一个字节表示）

程序编出的hex文件都是些什么东西？_数据_02

起始码：每行数据作为一帧，并由:作为起始码；

字节长度：两个十六进制数字（一对十六进制数字），指示数据字段中的字节数（十六进制数字对）。最大字节数为255（0xFF）。16（0x10）和32（0x20）是常用的字节数；

地址：四个十六进制数字，代表数据的16位起始存储器地址偏移量。数据的物理地址是通过将此偏移量添加到先前建立的基地址来计算的，因此允许内存寻址超过16位地址的64 KB限制。基地址默认为零，可以通过各种类型的记录进行更改。基地址和地址偏移量始终表示为大端值。

指令类型：两个十六进制数字00到05，定义了这行数据的具体含义；

数据类型	作用
‘00’ Data Rrecord	用来记录数据，HEX文件的大部分记录都是数据记录
‘01’ 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。数据字段为空（因此字节数为00），并且地址字段通常为 0000。
‘02’ Extended Segment Address Record	用来标识扩展段地址的记录，数据字段包含一个16位的段基址（因此字节数始终为02）与80x86实模式寻址兼容。地址字段（通常为0000）被忽略。最近的段地址02记录乘以16，然后加到每个后续数据记录地址，以形成数据的物理起始地址。这允许寻址多达1 MB的地址空间。
‘03’ Start Segment Address Record	开始段地址记录，对于80x86处理器，请指定CS：IP寄存器的初始内容（即起始执行地址）。地址字段是0000，字节数始终为04，前两个数据字节是CS值，后两个是IP值。
‘04’ Extended Linear Address Record	用来标识扩展线性地址的记录，允许32位寻址（最大4GiB）。记录的地址字段将被忽略（通常是0000），其字节数始终为02。两个数据字节（大字节序）为所有后续类型指定32位绝对地址的高16位00记录; 这些高位地址位适用于下一个04记录。类型的绝对地址00 通过组合最近的高16位地址位形成记录 04 用低16位的地址记录 00记录。如果是类型00 记录之前没有任何类型 04 记录，然后其高16位地址位默认为0000。
‘05’ Start Linear Address Record	开始线性地址记录，地址字段是 0000（未使用），字节数始终为04。四个数据字节代表一个32位地址值（big-endian）。对于80386和更高版本的CPU，此地址将加载到EIP寄存器中。

数据：n字节数据序列，由2个n十六进制数字表示；

校验码：（两个十六进制数字），可以用来验证记录没有错误的计算值；
注意校验和算法：累加和=校验码之前所有16进制，校验和=0x100-累加和。

如之前的hex文件图

第一行020000040804EE中，可以看做是0x02 0x00 0x00 0x04 0x08 0x04 0xEE，
02：代表本行有2个字节数据
0000：表示偏移地址或无用填0
04：扩展线性地址标识，表面后面2个字节数据是后面数据的基地址
注：由于每行标识数据地址的只有2Byte，所以最大只能到64K，为了可以保存高地址的数据，故有了扩展线性地址记录也叫作32位地址记录或HEX386记录.这些记录含数据的高16位，扩展线性地址记录总是有两个数据字节。
0804：是扩展地址 (0x0804 << 16) = 0x08040000后面的数据记录都以这个地址为基地址。
EE: 记录本行校验和 EE=0x100-(0x02+0x04+0x08+0x04)

第二行也按格式切分开为 10 0000 00 A8990020C1010408830B040839080408 DA
10：本行有0x10个Byte数据（即16个Byte数据）
0000：表示本行数据起始地址为0x08040000。下一行则是0x08040010依次类推
00：数据类型，表示后面字节为记录的数据
A8990020C1010408830B040839080408：16个byte的数据
DA: 校验和
00类型的行都大差不差，只是地址和数据不同而已，就不多赘述，以此类推即可。

倒数第二行也按格式切分开为 04 0000 05 080401AD 3D
04：表示本行有4个Byte数据
0000：无用填0
05：数据类型，表示开始线性地址记录
080401AD：表示要执行的下一个指令的地址（main函数地址）
3D：校验和

位置只有四个数据，但是标注类型是 05, 即他是一个 “开始线性地址记录”。
说那么多，什么是开始线性地址记录呢？其实他就是函数入口地址
例如在该工程的 .map 文件中可以看到以下信息

Memory Map of the image

Image Entry point : 0x080401AD
…
但该行对于普通的MCU烧写程序来说没有什么作用，参考以下资料：
05 类型： Start Linear Address Record. The address field is 0000, the byte count is 04. The 4 data
bytes represent the 32-bit value loaded into the EIP register of the 80386 and higher CPU.

最后一行 00000001FF
00：代表本行有0个字节数据
0000：无用填0
01：标识hex文件结束
FF：校验和
注：每一个hex文件都以这个结尾。

3、hex文件和bin文件有什么不同

从几个方面来看待它们的不同。

1、格式的不同

HEX文件格式，看文章前一节已经详细讲解了。
BIN文件格式，对二进制文件而言，其实没有”格式”。文件只是包括了纯粹的二进制数据。
Bin文件是MCU固件烧写的最终形式，也就是说芯片ROM中烧写的内容完全就是Bin文件的内容。

2、使用的不同

HEX文件是包括地址信息的，而BIN文件格式只包括了数据本身。在烧写或下载HEX文件的时候，一般都不需要用户指定地址，因为HEX文件内部的信息已经包括了地址。而烧写BIN文件的时候，用户是一定需要指定烧录的起始地址信息的。

3、HEX文件和BIN文件大小的区别

HEX文件是用ASCII来表示二进制的数值。例如一般8BIT的二进制数值0x3F，用ASCII来表示就需要分别表示字符’3’和字符’F’，每个字符需要一个BYTE，所以对比同一个工程编译出来的HEX文件和BIN文件，HEX文件至少是BIN文件大小的两倍以上。

程序编出的hex文件都是些什么东西？_字节数_03

程序编出的hex文件都是些什么东西？_数据_04

上面两张图分别以文本形式查看一个hex文件，以及使用十六进制形式查看该hex文件，可以更明显得看出：

hex文件是以ASCII码形式保存下来的。比如0x3a对应字符’:'，0x30 0x32 0x30 0x30 对应字符0200，并且每行的末尾用了0D 0A进行回车换行。

对一个BIN文件而言，你查看文件的大小就可以知道文件包括的数据的实际大小。而对HEX文件而言，你看到的文件大小并不是实际的数据的大小。一是因为HEX文件是用ASCII来表示数据，二是因为HEX文件本身还包括别的附加信息。

4、Hex文件和Bin文件的存在价值

从上面的介绍中，我们发现Hex文件中每行的内容，有开始行，有结束行，并且每行还有校验码。我们得出hex文件的两个优点：

1.使用ASCII文本保存固件信息，方便查看一些固件内容；
2.通过文件每行的校验和与最后一行的文件结束标志，在文件的传输与保存过程中能够发现固件是否完整。

Hex文件有更好的可读性，最重要的是hex文件能够保证固件在保存与传输时的完整性。因此hex文件更适用于保存与传输。而Bin文件是纯二进制文件，内部只包含程序编译后的机器码和变量数据。当文件损坏时，我们也无法知道文件已损坏。不过Bin文件作为固件的最终形式，在使用串口下载程序或者远程升级时，是不可替代的，因为bin文件相对hex文件更小巧。