Sundy Xu, Neil Li—— China Telecom Application Team
摘 要
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。
