Sundy Xu, Neil Li—— China Telecom Application Team

摘 要

后綴為X0 的文件是十六進(jìn)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(jìn)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(fā)環(huán)境CCS）編譯C 語言或者匯編語言程序生成二進(jìn)制機(jī)器代碼，然后由機(jī)器代碼生成X0 和Hex 這兩種十六進(jìn)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(huán)境中產(chǎn)生這兩種文件格式，最后結(jié)合UCD3xxx 系列數(shù)字電源控制器通過實(shí)例來進(jìn)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(duì)應(yīng)文件格式的文本所構(gòu)成的ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美國(guó)信息互換標(biāo)準(zhǔn)代碼）文本文件。在計(jì)算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和運(yùn)算時(shí)都要使用二進(jìn)制數(shù)表示，例如a、b、c、d 這樣的52 個(gè)字母（包括大寫），0、1 等數(shù)字，還有一些常用的符號(hào)（如*、#、@等）在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)時(shí)也要使用二進(jìn)制數(shù)來表示。ASCII 碼就是用來表示這些字母、數(shù)字以及符號(hào)的，它使用指定的7 位或8 位二進(jìn)制數(shù)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(jìn)制信息。

X0 格式的名稱是“泰克擴(kuò)展十六進(jìn)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(hào)“%”為記錄標(biāo)志，表示一行的開始；記錄長(zhǎng)度指的是每一行除百分號(hào)外的字符數(shù)（不是字節(jié)數(shù)），占一個(gè)字節(jié)；記錄類型占一個(gè)字符，共兩種：6 － 代表數(shù)據(jù)，8－代表結(jié)束；校驗(yàn)是整個(gè)一行字符除（注意不是字節(jié)）除校驗(yàn)自身和百分號(hào)外的校驗(yàn)和，占一個(gè)字節(jié)；地址共9 個(gè)字符，第一個(gè)字符是8，指的是地址共占8 個(gè)字符，后面8 個(gè)字符（4 個(gè)字節(jié)）是數(shù)據(jù)所要加載的地址；數(shù)據(jù)就是程序代碼或其它信息。

以計(jì)算機(jī)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(jìn)制目標(biāo)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(hào)“:”為記錄標(biāo)志，表示新的一行的開始；記錄長(zhǎng)度占一個(gè)字節(jié)，指的是每一行所包含實(shí)際數(shù)據(jù)或信息的字節(jié)數(shù)；加載偏置占兩個(gè)字節(jié)，是相對(duì)地址（加載偏置加上擴(kuò)展線性地址就是絕對(duì)地址）；記錄類型共有6 中，分別為：0 － 數(shù)據(jù)記錄，1 － 文件記錄結(jié)束，2 － 擴(kuò)展段地址記錄，3 －起始段地址記錄，4 － 擴(kuò)展線性地址記錄，5 － 起始線性地址記錄；每一行記錄的數(shù)據(jù)部分都是可變的，最多可以有255 個(gè)字節(jié)，也可能沒有，取決于所記錄的類型。最后一個(gè)是校驗(yàn)，它是除冒號(hào)和校驗(yàn)自身的校驗(yàn)和，具體做法是每個(gè)字節(jié)累加，然后取計(jì)算結(jié)果最后一個(gè)字節(jié)補(bǔ)碼（取反加1）作為校驗(yàn)字節(jié)。

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(chǔ)結(jié)構(gòu)



圖 3：UCD3xxx 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

介紹如何生成X0 和Hex 文件以前，需要先了解一下UCD3xxx 系列數(shù)字控制器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。UCD3xxx 三種模式：復(fù)位模式、ROM 模式以及Flash 模式。這三種狀態(tài)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)映射是不一樣的。復(fù)位模式下，所有內(nèi)存都映射為ROM；ROM 模式下，程序閃存（Program Flash）被映射在0x10000至0x17FFF，數(shù)據(jù)閃存（Data Flash）是從0x18800 至0x18FFF，隨機(jī)存取存儲(chǔ)（RAM）放在0x19000 至 0x19FFF；Flash 模式下，數(shù)據(jù)和隨機(jī)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(gè)字節(jié)是保存整個(gè)程序閃存的校驗(yàn)和。

UCD3xxx 起機(jī)過程是：上電開始進(jìn)入復(fù)位模式；上電完成后進(jìn)入ROM模式，此時(shí)芯片會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到0xA000 執(zhí)行。在0xA000 至0xAFFF 這一段地址內(nèi)，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(huì)計(jì)算程序閃存的校驗(yàn)和，然后和程序閃存最后4 個(gè)字節(jié)保存的校驗(yàn)和對(duì)比，如果不一致，此時(shí)程序會(huì)停下來，等待主機(jī)命令。如果對(duì)比結(jié)果一致，那么芯片就會(huì)進(jìn)入Flash 模式，ROM 程序會(huì)執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)入程序閃存中運(yùn)行。

3 如何在CCS 集成開發(fā)環(huán)境下生成X0 和Hex 文件



圖 4：CCS 編譯器編譯選項(xiàng)設(shè)置

X0 和Hex 文件的生成離不開格式轉(zhuǎn)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(shù)字電源設(shè)計(jì)（Fusion Digital Power Designer）圖形用戶界面（GUI）所帶的轉(zhuǎn)換程序。Hex470.exe 和 FusionX0ToHex.exe 可以用命令行來調(diào)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(xiàng)] 文件名，hex470 是調(diào)用轉(zhuǎn)換程序的命令，選項(xiàng)是控制轉(zhuǎn)換過程的附加信息（具體信息可參考文獻(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換成Hex 文件，那為什么要先轉(zhuǎn)成X0 再轉(zhuǎn)換成Hex 文件呢？有兩個(gè)原因：Hex470 不會(huì)計(jì)算程序閃存的校驗(yàn)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(zhuǎn)換程序把X0 文件轉(zhuǎn)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(yàn)?zāi)Ｊ剑琧alc 模式－基于X0 文件計(jì)算校驗(yàn)位并寫入相應(yīng)位置；none 模式－校驗(yàn)位默認(rèn)為0xFFFFFFFF；source 模式是使用X0 自己的校驗(yàn)位。

--export 指定輸出哪一部分存儲(chǔ)，pflash 指只輸出程序閃存部分。dflash 指輸出數(shù)據(jù)閃存部分。both 是輸出程序和數(shù)據(jù)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(huán)境中嵌入hex470 和FusionX0ToHex 命令行。

在CCS（3.x 版本）編譯環(huán)境中，進(jìn)入工程（Project）菜單，然后選擇編譯選項(xiàng)（Build Options），然后點(diǎn)擊通用標(biāo)簽（General），就會(huì)出現(xiàn)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(xiàng)就是指把.debugFB_48V_HS.out 轉(zhuǎn)換成X0 文件，-memwidth 8 是定義系統(tǒng)存儲(chǔ)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(zhuǎn)文件是FB_48V_HS.x0，輸出文件是FB_48V_HS.hex，計(jì)算程序閃存的校驗(yàn)位，同時(shí)輸出程序和數(shù)據(jù)閃存內(nèi)容，格式是intel 十六進(jìn)制。

4 基于UCD3xxx 進(jìn)一步了解X0 和Hex 文件格式

為了進(jìn)一步了解X0 和Hex 格式，下面通過UCD3xxx 硬開關(guān)全橋評(píng)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(tǒng)一是百分號(hào)開始；下面兩列（一個(gè)字節(jié)）表示的是每一行除百分號(hào)外的字符長(zhǎng)度，每行最多字符數(shù)是0x4E（78）；然后一列表示后面數(shù)據(jù)類型，除最后一行是8（結(jié)束）外，其它都是6（數(shù)據(jù)）；再有兩列是整行的校驗(yàn)；地址占9 列，以8 開始，后面4 個(gè)字節(jié)代表實(shí)際地址；地址后面就都是數(shù)據(jù)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(gè)程序閃存的校驗(yàn)。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(huì)計(jì)算程序閃存的校驗(yàn)和，然后寫到最后4 個(gè)字節(jié)，所以X0 不需要計(jì)算整個(gè)程序閃存的校驗(yàn)和。

圖6 的第一列都是冒號(hào)；后面依次一個(gè)字節(jié)指的是整行所含數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；兩個(gè)字節(jié)是偏置地址；一個(gè)字節(jié)是指的記錄類型；然后是字節(jié)數(shù)不等的數(shù)據(jù)。最后一個(gè)字節(jié)是每一行的校驗(yàn)。圖6 的第一行指定擴(kuò)展地址，為0x0001；最后一行標(biāo)志文件結(jié)束。另外，在程序閃存最后4 個(gè)字節(jié)（粉紅色區(qū)域）就是整個(gè)程序閃存的校驗(yàn)和。如果這個(gè)校驗(yàn)和不對(duì)，程序就不會(huì)跳到程序閃存中執(zhí)行。

5 小結(jié)

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(chǎn)線燒寫，那么就會(huì)需要Hex 格式文件。可以根據(jù)本文的介紹來生成所需的X0或者Hex 文件。