Hex文件格式解析

一、Hex文件格式概述

Hex文件（或稱為Intel HEX 文件）是一種用來描述二進制文件的文本文件格式，它是以ASCII碼的形式將二進制數據轉化而成。它能夠保存程序、數據等信息，方便代碼的將信息存儲到EPROM、FLASH等可編程的ROM中。

Hex文件會將二進制數據按照一定的規則轉換成ASCII字符的形式，將一個位元組（或幾個位元組）表示為兩個十六進制字符的形式，每個字符佔4 bit，因此每個位元組使用兩個十六進制字符，可表示0到255的數值。

二、Hex文件格式規範

Hex文件格式由不同行的記錄構成，每一條記錄都以冒號作為開頭，記錄由5部分組成：

1. 位元組計數器（2位16進制字符的數值，記錄當前行後面的數據位元組數）

2. 起始地址（4位或6位16進制字符的數值，表示數據在EPROM或FLASH中的存放地址）

3. 記錄類型（2位16進制字符的數值，表示該記錄的類型）

4. 數據（若干個位元組的16進制字符的數值，表示需要記錄的數據）

5. 校驗和（2位16進制字符的數值，用於校驗記錄格式是否正確）

下面是一個示例：

:10010000214601360121470136007EFE09D2190140
 :100110002146017E17C20001FF5F16002148011928
 :10012000194E79234623965778239EDA3F01B2CAA
 :00000001FF

其中第一行的記錄表示從地址0x0100開始，共16位元組的數據，第二行表示從地址0x0110開始，共16位元組的數據，第三行表示文件結束記錄。

三、Hex文件解析實例

以下是Python語言實現的一個Hex文件解析函數，用來解析Hex文件中的記錄。

def parse_hex_file(filename):
    lines = []
    with open(filename, 'r') as f:
        lines = f.readlines()

    data = []
    for line in lines:
        line = line.strip()
        if line[0] != ':':
            raise Exception('Invalid Hex File: ' + line)
        byte_count = int(line[1:3], 16)
        address = int(line[3:7], 16)
        record_type = int(line[7:9], 16)
        record_data = [int(line[i:i+2], 16) for i in range(9, len(line)-2, 2)]
        checksum = int(line[-2:], 16)
        if byte_count != len(record_data):
            raise Exception('Invalid Hex File: Byte count does not match.')
        if (byte_count + (address >> 8) + (address & 0xFF) + record_type + sum(record_data) + checksum) & 0xFF != 0:
            raise Exception('Invalid Hex File: Checksum does not match.')
        if record_type == 0: # Data Record
            data.extend(record_data)
    return data

該函數接受一個Hex文件的文件名作為參數，並返回解析出來的數據。在函數中，我們首先讀取文件中的每一行內容，並保存到列表lines中。

接下來，我們遍歷lines中的每一行，先判斷行的開頭是否為「:」，如果不是則拋出異常。然後根據行中的信息，依次解析出位元組計數器、起始地址、記錄類型、數據和校驗和等信息。

在解析出各項信息後，我們需要根據Hex文件格式規範計算出校驗和，然後判斷解析出來的記錄格式是否正確，並將數據記錄到data列表中。

最後，函數返回解析出來的數據。

四、Hex文件生成實例

下面是Python語言實現的一個Hex文件生成函數，用來將數據保存到Hex文件中。

def create_hex_file(data, filename, segment_size=16):
    lines = []
    addr = 0
    while addr > 8) + (address & 0xFF) + record_type + sum(record_data)) & 0xFF
        line = ':{:02X}{:04X}{:02X}{}{:02X}'.format(byte_count, address, record_type, ''.join(['{:02X}'.format(x) for x in record_data]), (0xFF-checksum+1)&0xFF)
        lines.append(line)
        addr += segment_size

    lines.append(':00000001FF')

    with open(filename, 'w') as f:
        f.write('\n'.join(lines))

該函數接受兩個參數：要保存的數據data和要保存到的文件名filename。另外還有一個可選參數segment_size，表示每個記錄最多保存多少個位元組的數據，默認為16位元組。

在函數中，我們首先定義一個空列表lines，用來保存生成的Hex文件中的每一行記錄。然後，我們對data進行遍歷，每16個位元組為一段，按照Hex文件格式規範生成記錄，並計算出校驗和，最後將記錄添加到lines列表中。

最後一行記錄表示Hex文件的結束，我們只需要將其添加到lines列表的最後即可。

最後，我們將lines中的內容寫入到filename文件中，即完成了Hex文件的生成。

五、總結

本文詳細介紹了Hex文件格式及其規範，並給出了Python語言實現的Hex文件解析和生成函數。通過本文的介紹，相信大家對Hex文件格式有了更加深入的了解，並能更加熟練地使用Hex文件進行程序、數據的存儲與傳輸。