汽车电子 -- Bin、Hex、Srec、s19等文件的区别

一、烧写文件

烧写文件有很多种格式，比如bin、Hex、s19等。下面对这几种文件格式做一下介绍。

1、bin文件

参看：【嵌入式烧录/刷写文件】-3.1-详解二进制Bin格式文件

什么是bin

bin是binary的缩写，翻译为“二进制”。binary file 二进制文件是一个 非text file 文本文件的计算机文件。binary file 是一种计算机文件格式，它以二进制编码表示文件的内容。这些文件通常包含计算机程序或数据，例如软件/固件、操作系统、文档、音频和视频等。

在嵌入式软件开发中，binary file 通常是软件固件或操作系统的映像文件。binary file 通常用于将代码和数据加载到嵌入式系统的 nonvolatile memory 非易失性存储器（如 flash memory）或其他存储器中。此外，binary file 还可以用于将数据从一个嵌入式系统传输到另一个嵌入式系统。

• 程序代码的存储和加载：binary file 通常用于将嵌入式系统的程序代码存储在 flash memory或其他存储器中，并在系统启动时加载到RAM中。这样可以将程序代码与嵌入式系统的其他部分（如操作系统和应用程序）分离开来，从而提高代码的可移植性和维护性。
• 软件/固件升级：binary file 还尝尝用于升级嵌入式系统的软件/固件。嵌入式系统通常包含一个bootloader程序，它负责从flash memory 中加载软件/固件文件并将其烧写到系统中。这个软件/固件通话吃那个是以二进制格式存储的。
• 数据存储和加载：在许多嵌入式系统中，binary file 也用于存储和加载数据。例如，嵌入式系统可能需要加载图像、声音或视频等多媒体文件。这些文件通常以二进制格式存储，并通过嵌入式系统的应用程序加载到RAM中进行处理。

在操作系统中，可执行文件和库文件通常以二进制格式存储。
在网络通信中，binary file可以被用作数据传输的格式，如HTTP请求和响应、SMTP邮件等。

bin文件的结构

binary file 通常被认为是若干字节序列，这意味着将其用十六进制格式显示，如下图

在嵌入式软件编译过程中，源代码被编译器编译成机器码，然后以二进制形式存储在可执行文件中。因此，可执行文件包含的二进制代码就是计算机执行的机器码。这些机器码可以直接被MCU解释和执行，从而实现程序的功能。

因此，binary file和机器码的关系可以用简单的公式表示：binary file = 机器码 + 数据。机器码是binary file中最重要的部分，它决定了程序的行为和功能。binary file中只有代码+数据，没有地址信息，所以在使用 binary file 烧录/刷写时，需要指定地址，这一过程一般在烧录/刷写上位机工具上完成。

打开一个bin文件

• 使用UE软件，软件下载：UEdit
  通过快捷键 ctrl + H 十六进制模式和ASCII模式切换。
  
• 使用Vector HexView工具打开：
  

2、hex文件

参看：【嵌入式烧录/刷写文件】-2.1-详解Intel Hex格式文件

什么是Intel Hex

Intel Hex格式最初于1973年为Intel的Intellec Microcomputer Development Systems (MDS)设计，以便从纸带上加载和执行程序。它还被用于向Intel指定memory内容，以便生产ROM。1973年，Intel的“软件小组”仅由Bill Byerly和Ken Burget以及作为外部顾问的Gary Kildall组成。从1975年开始，该格式被MCS系列II ISIS-II系统所利用，使用文件扩展名HEX。后来许多PROM和EPROM编程设备接受了这种格式。

Intel Hex文件格式是一种以ASCII文本形式传达二进制的十六进制值信息的文件格式。它通常用于对Microcontroller微控制器、EPROM和其它类型的可编程逻辑器件和硬件仿真器进行编程。在一个典型的应用程序中，compiler编译器或assembler汇编器将程序的源代码（例如C或汇编语言）转换为machine code 机器码，并将其输出到HEX文件中。有些人还将其用作容纳流数据包的容器格式。由此产生的文件常用的扩展名是.HEX或.H86。然后，programmer编程器读取HEX文件，以将机器码写入PROM中，或传输到目标系统进行加载和执行。

Intel Hex的格式

一个Intel Hex文件由一系列ASCII text record组成，一个record的长度将小于或等于92字符。这些record从左到右有以下结构：

例如：

1. Start code：一个ASCII码冒号“：”（其十六进制值 0x3A）字符。
2. Byte count：两个ASCII码字符，表示Data段中的ASCII码字符对数。最大计数为255（0xFF）。8（0x08），16（0x10）和32（0x20）是常用的data byte数。
3. Address：四个ASCII码字符，表示Data段的16位起始memory地址偏移量。Data的物理地址是通过将此偏移量添加到先前建立的base address基址来计算的，从而允许memory寻址超过16位地址的64 KB限制。基址默认为零，可以通过各种类型的record进行更改。Base address和address offset始终表示为big endian大端值。
4. Record type（参见下文的record type）：两个ASCII码字符，00到05，定义了Data段的含义。
5. Data：由2n个ASCII码字符表示的数据组成的序列（既，n组ASCII码字符对）。某些record省略此Data段（n等于零）。data byte的含义和解释取决于应用程序。（4-bit data必须存储在字节（ASCII码字符对）的下半部分或上半部分，也就是说，一个字节只容纳一个可寻址的数据项)。
6. Checksum：两个ASCII码字符，一个计算值，可用于验证record是否有错误。一个record的checksum是checksum之前record中所有解码的ASCII码字符对值之和的LSB的二进制补码（按位取反，再加1）。

“Record type记录类型”的说明：
Intel HEX有六种标准record type：

“Record length记录长度”的说明
不同于Motorola S-record（S19/SREC/mot/SX）文件，Intel Hex文件中的record count仅用来表征Data段的长度，record count最大为255，而8（0x08），16（0x10）和32（0x20）是常用的data byte数。

一个record的总长度最大为521个ASCII码字符：

• Start code为1个ASCII码字符；
• Byte count为2个ASCII码字符；
• Address为4个ASCII码字符；
• Record type为2个ASCII码字符；
• Data最大255*2个ASCII码字符；
• Checksum为2个ASCII码字符。

如何计算“Checksum校验和”
下面的record为例，来介绍Checksum的计算：

:208800000A3400090A34000A0A34000B0A34000C0A34000D0A34000E0A34000F0A34001004

Checksum计算过程：

1.对所有Byte count + Address + Record type +Data的ASCII码字符对求和：

20 + 88 + 00 + 00 + 0A + 34 + 00 + 09 + 0A + 34 + 00 + 0A + 0A + 34 + 00 + 0B + 0A + 34 + 00 + 0C + 0A + 34 + 00 + 0D + 0A + 34 + 00 + 0E + 0A + 34 + 00 + 0F + 0A + 34 + 00 + 10 = 2FC。

2.保留最后一个LSB字节，即十六进制字节FC，其二进制为1111 1100。
3. LSB的二进制补码：取反为0000 0011，再加1后为0000 0100，即十六进制字节04。或checksum=FF - FC + 1= 04。

3、s19文件

参看：【嵌入式烧录/刷写文件】-1.1-详解Motorola S-record(S19/SREC/mot/SX)格式文件

什么是Motorola S-record

Motorola S-record是一种文件格式，由摩托罗拉在20世纪70年代中期为Motorola 6800处理器创建，以ASCII文本形式传达二进制信息的十六进制值，其文件格式也可能为:

*.SRECORD，*.SREC，*.S19，*.mot，*.S28，*.S37，*.SX，*.s，*.s1，*.s2，*.s3，*. exo, *.mxt。

Motorola S-record的结构

一个SREC格式文件由一系列ASCII text record组成，一个S-record的长度将小于或等于78字符。这些record从左到右有以下结构：

1.Record start：每条record以大写字母"S"ASCII码字符（十六进制 0x53）开始，代表该Record的开始；

2.Record type：一个"0"到"9"的ASCII码字符（十六进制 0x30到0x39），定义该Record的类型；

3.Byte count：两个ASCII码字符，表示该Record其余部分（Address + Data + Checksum）中的ASCII码字符对数。该段的最小值为3（16-bit address field为4个ASCII码字符，checksum field为为2个ASCII码字符，共3组ASCII码字符对），最大值为255（0xFF），其"00"/“01”/"02 "是非法值；

4.Address：四/六/八个ASCII码字符，由Record type决定。Address byte以big-endian格式排列:从左往右，地址依次增加；

5.Data：2n个ASCII码字符的序列（n组ASCII码字符对）。对于S1/S2/S3 Record，每条Record最多32组ASCII码字符对是典型的，因为它将适合于80个字符宽的terminal screen，尽管16组ASCII码字符对会更容易视觉解码特定地址；

6.Checksum：两个ASCII码字符，是Byte count、Address和Data的两个ASCII码字符对所代表的数值之和的LSB的反码。在C语言中，Sum通过以下方式转换为checksum： 0xFF - (sum & 0xFF)。

“Record type记录类型”的说明

下表描述了10个可能的S-record。S4是保留的，目前没有定义。S6最初是保留的，但后来被重新定义。

“Record length记录长度”的说明

Byte count = Address + Data + Checksum

Record field = S3，8-hex-character address，64-hex-character data和2-hex-character checksum，共record count = 74-hex-character = 37（0x25） Byte（这个计数忽略了行末的字符串终止符）。

计算“Checksum校验和”

示例: S1137AF00A0A0D0000000000000000000000000061

相加：13 + 7A+F0 + 0A+0A+0D+00+00+00+00+00+00+00+00+00+00+00+00+00 = 19E(hex) 掩码：保留最后一个LSB字节，即十六进制字节= 9E（hex），其二进制为 1001 1110。
LSB的二进制反码为 0110 0001，即十六进制字节61（hex）。或checksum=FF - 9E = 61

这里需要注意一个知识点，什么是反码什么是补码？
参看：C语言再学习 – 负数
补码=原码取反+1。

二、转换工具

1、SRecord

开源工具SRecord能够解析转换多种映像文件，Binary，Intel,intel_16等数十种文件.

• srec_cat 转换，合并文件
• srec_cmp 比较文件，可以比较hex和bin
• srec_info 查看文件信息

srecord官网下载：http://srecord.sourceforge.net/
下载：srecord-1.63-win32.zip

示例：
将srec转bin脚本：

2、IntelHex

IntelHex是用Python写的，如其名字，专门用来处理Intel-Hex文件，当然也可以处理bin文件。其用法非常简单。

下载：IntelHex GitHub

• 安装：

 pip install intelhex

使用方法：python插件intelhex的使用

在离线安装包的解压路径下，调用命名为hex2bin.py的脚本即可实现hex转换为bin。

复制hex2bin.py至app.bin的测试文件同级路径下。

执行脚本可得到转换后的bin文件。

3、Vector HexView

下载：HexView（Vector）V1.12.05
链接：https://pan.baidu.com/s/1RBSYdJhSR0tSsWq-8ZP87w
提取码：wv4a

Vector出品的工具软件HexView是汽车行业内有名的软件，支持增删改查S19、HEX、BIN等格式，并且具有对称、非对称加密、哈希计算、生成消息摘要、数字签名等高级功能。

三、Vector HexView使用

1、命令行选项

2、使用

参看：编写Bat脚本调用Vecotr工具软件HexView

数据字节对齐、填充

0xff填充app并256字节对齐

Hexview.exe /s boot.bin /AD:0xFF /AL:0x100 /xb -o boot.bin

其中：
/s 以静默模式运行HexView。
/AD:xx 对齐数据
/AL 对齐长度
/XB 以Fiat二进制格式输出数据，包括PRM和bin文件。

生成文件：将bin文件转换为S19文件

将bin文件转换为S19文件

Hexview.exe /s boot.bin /XS:32:2 -o boot.s19

其中：
/s 以静默模式运行HexView。
/XS[:reclinelen[:rectype]] 以摩托罗拉S-Record格式导出。

该格式（S1、S2或S3）将由HexView根据最高地址的大小自动检测到。如果此地址是16位的，则使用S1-记录格式。如果它是24位的，则使用s2记录类型。如果最长为32位，则使用s3记录格式。
但是，选择记录类型可能是有用的，例如，当需要S2或S3时，即使最高地址低于其阈值。在这种情况下，可以选择“rectype”参数。使用以下设置:

• Rectype = 0: S1-Record
• Rectype = 1: S2-Record
• Rectype = 2: S3-Record.
  每个S-Record行的数据字节数可以在recclinelen参数中指定。参数之间用冒号分隔。可以用整数或十六进制格式指定。
  例如：
  HexView intelfile.hex /XS:32 –o srecord.s19
  Hexview myhexfile.S19 /s /xs:16:2 –o mysrecord.s3

生成文件：将hex文件转换为bin文件

参看：【嵌入式烧录/刷写文件】-3.2-S19/Hex文件转换为Bin文件

hexview.exe /s input.hex /XB  -o output.bin

/XB 以Fiat二进制格式输出数据，包括PRM和bin文件。

合并文件

Hexview.exe /s /MT:header.s19;0x00:0x00,0x200+boot.s19;0x1000:0x00,0x2F000 /XS:32:2 -o boot.s19
Hexview.exe /s /MT:boot.s19;0x00:0x00,0x30000+firmware.s19;0x30000:0x00,0xFE000 /XS:32:2 -o firmware.s19
Hexview.exe /s /MT:firmware.s19;0x00:0x00,0x12E000+APP_CAL_VALID_FLAG.s19;0:0x12E000,0x2000 /XS:32:2 -o APP.s19

其中：
/s 以静默模式运行HexView。
/MT:file1 [;offset][:range1][+file2][;offset][:range1]
以透明模式将文件或其部分从文件列表合并到内存中(不覆盖现有数据)。可选偏移量将应用于被合并文件的所有地址。该范围限制了偏移量之前的文件名可以有通配符，如?或*。

首先，需要选择合并操作的类型。合并可以在透明（/MT）或不透明（/MO）模式下完成。两者都不能混合。在一个命令行操作中，只能选择一个。
在透明模式下，所加载的文件数据将不会覆盖内部内存中的数据。不透明模式不会检查数据是否已经存在，并且将无条件地从合并后的文件中加载数据。已经存在的数据可能会被覆盖。
选项扩展：file1[；offset][：‘range’][+file2；offset][：‘range’]
文件名必须直接跟在选项后面，用’:‘或’ = '符号分隔(/Mx:file或/Mx=file)。可以添加一个可选的偏移参数。偏移量可以是正数或负数，以十六进制或整数指定。此外，可以指定从合并文件加载的数据范围。这可以在有或没有偏移的情况下给出。注意，该范围将应用于未移位的数据，然后将应用地址移位操作。
可以使用“+”字符添加进一步要合并的文件来分离下一个要加载的文件。
例如：
/MT:testfile1.hex;0x2000:0x1000,0x4000+cal2.s19;-0x3000:0x1000-0x1FFF
合并testfile1的地址范围0x1000 ~ 0x4fff。十六进制并将这些范围的所有块地址偏移0x2000。然后，合并文件cal2的地址范围0x1000-0x1FFF。S19并将块起始地址更改为-0x3000。注意:/MT和/MO不能合并在一个命令行中。在这种情况下，只使用命令行列表中的最后一个。

删除数据范围

Hexview.exe /s app.s19 /CR:0x00,0x20 /XS:32:2 -o app.s19

/s 以静默模式运行HexView。
/CR:’range1’:’range2’:… 从加载的文件中删除数据范围

参数option /CR用于从加载的数据文件中截取一个范围。它删除指定范围内的所有数据。可以指定多个范围。每个范围必须用冒号“:”分隔。
例如：
/CR：0x1000,0x200
如果存在0x1000-0x11FF范围内的数据段，则该数据将从文件中删除。所有连续的操作都将对不包括本节的数据进行操作。所有其他部分都保持不变。如果该节位于一个段或块内，它将被分割为两个。

填充区域

Hexview.exe /s app.s19 /FR:0x30000,0xFE000 /FP:0xFF /XS:32:2 -o app.s19

/s 以静默模式运行HexView。
/FR:’range1’:’range2’:… 填充区域。
/FP:xxyyzz 填充该参数将作为十六进制格式的数据流处理。由/FR参数使用

此选项用于创建和填充内存区域。如果没有提供/FP参数，HexView将创建随机数据来填充块或区域。否则，/FP参数给出的值将被重复使用。填充操作不触及现有数据。因此，它甚至可以用来填充段之间的数据。范围由其起始和长度指定，用逗号分隔，或者由开始和结束地址指定，用减号分隔(例如/FR:0x1000,0x200:0x2000-0x2FFF)。

CRC校验值

Hexview.exe /s app.s19 /CS9:@0x12DFFC;0x30000-0x12DFFB /XS:16:2 -o app.s19

/s 以静默模式运行HexView。

/CSR用于对加载的数据文件计算校验和。一个数字直接跟在选项后面，用来指定哪个校验和计算方法应使用。数字及其相关校验和如下图所示。当使用“Edit -> Create Checksum”选项时，它也可以在GUI上看到。该数字以十进制值指定，并直接跟随命令行选项，不带任何空白。/CS或/CSR可以在命令行中指定。不同之处在于，/CSR以反向顺序提供结果，也称为“小端序”，而/CS以“大端序”提供结果。

例如：
/CS7:@upfront;0x2000-0x3fff/0x2800-0x29ff/0x3000,0x200

上面的选项使用方法7(第8个)对0x2000-0x3ffff范围内的数据计算校验和。0x2800-0x29ff和0x3000-0x31ff的范围将被排除在校验和计算之外。排除对实际数据没有影响。校验和计算的结果将在文件数据的最开头之前写入(注意:它不会预先写入0x2000，而是写入加载文件的最开头。这适用于所有其他标记地址说明符，如’ upfront '， ’ begin ‘和’ append ')。