詳細(xì)闡述UCD3xxx 系列數(shù)字電源控制器燒寫常用的兩種十六進(jìn)制文件格式：X0和Intel Hex

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。在計算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)在存儲和運算時都要使用二進(jìn)制數(shù)表示，例如a、b、c、d 這樣的52 個字母（包括大寫），0、1 等數(shù)字，還有一些常用的符號（如*、#、@等）在計算機(jī)中存儲時也要使用二進(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“%”為記錄標(biāo)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(shù)（不是字節(jié)數(shù)），占一個字節(jié)；記錄類型占一個字符，共兩種：6 － 代表數(shù)據(jù)，8－代表結(jié)束；校驗是整個一行字符除（注意不是字節(jié)）除校驗自身和百分號外的校驗和，占一個字節(jié)；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(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%09819800000000Hex 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“:”為記錄標(biāo)志，表示新的一行的開始；記錄長度占一個字節(jié)，指的是每一行所包含實際數(shù)據(jù)或信息的字節(jié)數(shù)；加載偏置占兩個字節(jié)，是相對地址（加載偏置加上擴(kuò)展線性地址就是絕對地址）；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 個字節(jié)，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(jié)累加，然后取計算結(jié)果最后一個字節(jié)補(bǔ)碼（取反加1）作為校驗字節(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:00000001FF2 UCD3xxx 存儲結(jié)構(gòu)圖 3：UCD3xxx 存儲結(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)對應(yīng)的存儲映射是不一樣的。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（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 個字節(jié)是保存整個程序閃存的校驗和。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，此時芯片會自動跳轉(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，它還會計算程序閃存的校驗和，然后和程序閃存最后4 個字節(jié)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(jī)命令。如果對比結(jié)果一致，那么芯片就會進(jìn)入Flash 模式，ROM 程序會執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)入程序閃存中運行。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（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] 文件名，hex470 是調(diào)用轉(zhuǎn)換程序的命令，選項是控制轉(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(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?zāi)Ｊ?，calc 模式－基于X0 文件計算校驗位并寫入相應(yīng)位置；none 模式－校驗位默認(rèn)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(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（Build Options），然后點擊通用標(biāo)簽（General），就會出現(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.outFusionX0ToHex --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(zhuǎn)換成X0 文件，-memwidth 8 是定義系統(tǒng)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(zhuǎn)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(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)一是百分號開始；下面兩列（一個字節(jié)）表示的是每一行除百分號外的字符長度，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；地址占9 列，以8 開始，后面4 個字節(jié)代表實際地址；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(jié)，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(jié)指的是整行所含數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；兩個字節(jié)是偏置地址；一個字節(jié)是指的記錄類型；然后是字節(jié)數(shù)不等的數(shù)據(jù)。最后一個字節(jié)是每一行的校驗。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 個字節(jié)（粉紅色區(qū)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(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., 20122． SPNU118J - ARM Assembly Language Tools v4.9 User's Guide, Texas Instruments Inc., 20113． SRecord V1.59- Manipulate EPROM load files, 20124． Fusion Digital Power Designer, Texas Instruments Inc., 2012

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