【ARMv8M Cortex-M33 系列 2.1 -- Cortex-M33 使用 .hex /.srec 文件介绍】


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文章目录

    • HEX 文件介绍
      • 英特尔十六进制文件格式
      • 记录类型
      • hex 示例
      • Cortex-M 系列hex 文件的使用
    • hex 文件和srec 文件生成
      • Motorola S-Record (srec) 格式

HEX 文件介绍

.hex 文件通常用于微控制器编程,包括 ARM Cortex-M 系列微控制器。这种文件格式是一种文本记录,用于在编程时传递二进制信息。.hex 文件格式最常见的是英特尔十六进制(Intel Hex)格式,它由英特尔公司开发,用于在80x86和相关处理器系列中传输二进制数据。

英特尔十六进制文件格式

英特尔十六进制文件包含一系列的记录(record),每条记录都在新的一行开始。每条记录有一定的格式,如下所示:

:LLAAAATT[DD...]CC 

这里,各字段的含义如下:

  • ::记录开始的标记。
  • LL:记录中数据字节的数量,用两个十六进制数字表示。
  • AAAA:地址字段,记录的数据应放置在内存的哪个位置。
  • TT:记录类型,定义这条记录的数据是用于数据记录、文件结束记录,还是其他。
  • [DD...]:数据字段,它包含了 LL 字段指定数量的数据字节。
  • CC:校验和,一条记录的所有字节相加后取反再加一,仅保留最低一个字节。

记录类型

记录类型 TT 可以是以下几种之一:

  • 00:数据记录,含有应写入内存的数据。
  • 01:文件结束记录,无数据字段,表明文件结束。
  • 02:扩展段地址记录,用于指定后续数据记录的高16位基地址。
  • 03:起始段地址记录,为80x86 CPU 指定初始CS:IP。
  • 04:扩展线性地址记录,改变后续数据记录的高16位基地址。
  • 05:起始线性地址记录,为32位CPU指定初始EIP。

hex 示例

下面是一个简单的英特尔十六进制文件的例子:

:10010000214601360121470136007EFE09D2190140 
:100110002146017E17C20001FF5F16002148011928
:00000001FF 

这个例子包含两条数据记录和一条文件结束记录。第一条记录表示在地址 0x0100 开始,有16个字节的数据要写入。第二条记录也是类似的数据记录,但是数据和地址不同。最后一条记录是文件结束记录,它标志着 .hex 文件的结束。

Cortex-M 系列hex 文件的使用

对于 ARM Cortex-M 系列微控制器,.hex 文件通常由编译器或链接器生成,用于在微控制器上编程应用程序。

以在 RT-Thread 中编译 ra4m2 生成的 hex文件为例,其开始及结束部分如下:

00000000: 3030313a 30303030 31303930 32303033  :100000009013002
00000010: 33353830 30303045 34444530 30303032  0853E0000ED42000
00000020: 30374230 30303038 0d433730 30313a0a  0B70800007C..:10
00000030: 30313030 33393030 30304533 33393030  001000933E000093
00000040: 30304533 33393030 30304533 33393030  3E0000933E000093
00000050: 30304533 43393030 313a0a0d 32303030  3E00009C..:10002
...0021cc0: 46464646 45414646 303a0a0d 43324143  FFFFFFAE..:0CA2C
00021cd0: 46303030 46464646 46464646 46464646  000FFFFFFFFFFFFF
00021ce0: 46464646 46464646 39464646 3a0a0d45  FFFFFFFFFFF9E..:
00021cf0: 30303430 33303030 30303030 35384533  0400000300003E85
00021d00: 0a0d3633 3030303a 30303030 0d464631  36..:00000001FF.
00021d10:       0a     

可以使用 JTAG 或 SWD 调试器,比如 SEGGER’s J-Link,或者使用内置的引导加载程序通过USB或串行接口将 .hex 文件烧录到微控制器上。
在这里插入图片描述

这些文件包含了应用程序代码(机器代码)、常量、以及可能的初始化数据。在微控制器启动时,这些数据会被加载到其闪存或RAM中,以便执行。

hex 文件和srec 文件生成

arm-none-eabi-objcopy 是一个用于处理对象文件的工具,它是 GNU 二进制工具集(Binutils)的一部分,常用于嵌入式 ARM 开发。这个工具可以用来转换文件格式、提取部分内容、删除段等。其中,ihexsrec 参数用于将二进制对象文件转换为 Intel HEX 格式或者 Motorola S-Record 格式。

使用 arm-none-eabi-objcopy 将 ELF 格式的文件转换为 Intel HEX 格式的命令如下:

arm-none-eabi-objcopy -O ihex input_file.elf output_file.hex 

在这个命令中:

  • -O ihex 选项指定输出文件应为 Intel HEX 格式。
  • input_file.elf 是输入文件,通常是编译链接生成的 ELF 文件。
  • output_file.hex 是转换后的 Intel HEX 文件。

Motorola S-Record (srec) 格式

Motorola S-Record 是另一种文本文件格式,用于表示内存的内容。与 Intel HEX 类似,每行包含了长度、地址、数据以及校验和。S-Record 格式同样适用于微控制器和其他设备上的编程和数据传输。

将 ELF 格式的文件转换为 S-Record 格式的命令如下:

arm-none-eabi-objcopy -O srec input_file.elf output_file.srec 

在这个命令中:

  • -O srec 选项指定输出文件应为 Motorola S-Record 格式。
  • input_file.elf 是输入文件。
  • output_file.srec 是转换后的 S-Record 文件。

注意事项

  • 在使用 arm-none-eabi-objcopy 转换文件格式时,确保输入文件是正确的并且已经包含了所有必要的内容,因为 objcopy 只是转换文件格式,并不会解决链接错误或丢失的段和符号等问题。

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