UCD3xxx系列數(shù)字電源控制器燒寫常用的兩種十六進(jìn)制

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?？梢愿鶕?jù)本文的介紹來生成所需的X0或者Hex 文件。

6 參考資料

1. SLUS868D - Digital Power Controllers, Texas Instruments Inc., 2012

2. SPNU118J - ARM Assembly Language Tools v4.9 User's Guide, Texas Instruments Inc., 2011

3. SRecord V1.59- Manipulate EPROM load files, 2012

4. Fusion Digital Power Designer, Texas Instruments Inc., 2012