Format Intel HEX

En aquest article es parla sobre el format Intel Hex, que és l’utilitzat pels compiladors i assembladors que treballen sobre dispositius de memòria (inclosa la memòria Flash dels PIC, per exemple).

Format de l’arxiu

Els arxius Intel HEX són en realitat arxius de text que segueixen el format anomenat “Intel HEX format”.

Cada línia d’aquests arxius conté un registre HEX. Aquests registres estan formats per nombres expressats en base hexadecimal que representen el codi de llenguatge màquina i/o dades constants.

Els arxius Intel HEX s’utilitzen habitualment per transferir programes i dades que podran ser emmagatzemats en una memòria ROM o EPROM. La majoria de programadors EPROM o emuladors fan servir arxius Intel HEX com a entrada.

El format dels registres

Un arxiu Intel HEX està format per qualsevol nombre de registres HEX. Cada registre està format per 5 camps que segueixen la següent disposició:

:llaaaatt[dd...]cc

Cada grup de lletres correspon a un camp diferent, i cada lletra representa un únic dígit hexadecimal. Cada camp està format per un mínim de dos dígits hexadecimals (que formen un byte) tal i com es descriu tot seguit:

Camp	Descripció
`:`	Marca l’inici de cada registre Intel HEX
`ll`	És el camp de longitud de registre i representa el nombre de bytes de dades (`dd`) en el registre
`aaaa`	És el camp d’adreça que representa l’adreça inicial per al bloc de dades del registre
`tt`	És el camp que representa el tipus de registre, que pot ser qualsevol d’entre els següents casos: `00` - registre de dades `01` - registre de final d’arxiu `02` - Registre d’adreça de segment extensa `04` - Registre d’adreça lineal extensa
`dd`	És el camp de dades que representa un byte de dades. Un registre pot tenir molts bytes de dades. El nombre de bytes de dades del registre ha de coincidir amb la quantitat especificada pel camp `ll`
`cc`	És el camp de suma de comprovació del registre. Es calcula sumant els valors de totes les parelles de dígits hexadecimals del registre, en mòdul 256, i prenent el complement a 2 del resultat.

Registres de dades

Un arxiu Intel HEX està format per qualsevol quantitat de registres de dades que terminen amb un retorn de línia i un avanç de línia (CR+LF).

Els registres de dades apareixen així:

 :10246200464C5549442050524F46494C4500464C33

Aquest exemple està codificat tal i com s’indica tot seguit:

 :10246200464C5549442050524F46494C4500464C33
 |||||||||{<-------- DD (Dades) -------->}||
 |||||||||                                ||
 |||||||TT (Tipus de registre)            CC (Suma de comprovació)
 |||AAAA (Adreça inicial)
 |LL (Longitud del registre)
 : (Inici de registre)

Per tant:

10 és el nombre de bytes de dades en el registre (16 bytes).
2462 és l’adreça on les dades hauran de ser col·locades a memòria.
00 és el tipus de registre (un registre de dades en aquest cas).
33 és la suma de comprovació del registre.

Registres d’adreça lineal extensa (HEX386)

Els registres d’adreça lineal extensa són també coneguts com a “registres d’adreça de 32 bits” o registres HEX386. Aquests registres contenen els 16 bits de la part alta (bits 16-31) de l’adreça de les dades.

Els registres d’adreça lineal extensa presenten sempre dos bytes de dades i apareixen com es mostra en aquest exemple:

 :02000004FFFFFC

On:

02 és la quantitat de bytes de dades del registre.
0000 és el camp d’adreça. En aquests registres aquest camp és sempre 0000.
04 és el tipus de registre pels registres d’adreça lineal extensa.
FFFF és la part alta de l’adreça en aquest exemple.
FC és la suma de comprovació del registre, calculada com a:
\[\overline{ 0x02 + 0x00 + 0x00 + 0x04 + 0xFF + 0xFF } + 0x01 = 0xFC\]

Quan es llegeix un registre d’adreça lineal extensa, la part alta llegida del registre en el camp de dades s’aplica en el càlcul d’adreça completa dels registres següents de l’arxiu Intel HEX. L’adreça lineal extensa roman efectiva fins que no es canviï per una altra amb un nou registre d’aquest tipus.

L’adreça absoluta de memòria d’un registre de dades s’obtindrà afegint el camp d’adreça del registre a l’adreça de les dades del registre d’adreça lineal extensa. L’exemple següent il·lustra aquest procés:

 Adreça del camp d'adreça del registre de dades        2462
 Adreça lineal extensa activa                      FFFF
                                                   --------
 Adreça de memòria absoluta                        FFFF2462

Registre d’adreça de segment extensa (HEX86)

Els registres d’adreça de segment extensa, també coneguts com a registres HEX86, contenen els bits 4-19 de l’adreça de segment de les dades.

Els registres d’adreça de segment extensa sempre presenten dos bytes de dades i apareixen com es mostra aquí:

 :020000021200EA

On:

02 és la quantitat de bytes de dades del registre.
0000 és el camp d’adreça. En aquests registres aquest camp és sempre 0000.
02 és el tipus de registre pels registres d’adreça de segment extensa.
1200 és la part alta de l’adreça en aquest exemple.
EA és la suma de comprovació del registre, calculada com a:
\[\overline{ 0x02 + 0x00 + 0x00 + 0x02 + 0x12 + 0x00 } + 0x01 = 0xEA\]

Quan es llegeix un registre d’adreça de segment extensa, l’adreça de segment extensa emmagatzemada en el camp de dades es desa i s’aplica als registres llegits a continuació en l’arxiu HEX. El segment d’adreça roman efectiu fins que no es canviï per un altre registre d’adreça de segment.

L’adreça de memòria absoluta d’un registre de dades s’obté afegint el camp d’adreça del registre amb l’adreça de segment del registre d’adreça de segment extensa. El següent exemple il·lustra aquest procés:

 Adreça del camp d'adreça del registre de dades        2462
 Adreça de segment extensa activa                     1200
                                                   --------
 Adreça de memòria absoluta                        00014462

Registre de final d’arxiu (EOF)

Un arxiu Intel HEX ha d’acabar amb un registre de final d’arxiu (EOF, End-Of-File). Aquest registre ha de tenir el valor 01 com a tipus de registre, i sempre apareix com es mostra aquí:

 :00000001FF

On:

00 és la quantitat de bytes de dades del registre.
0000 és el camp d’adreça. En aquests registres aquest camp no té cap significat i és ignorat. Sol fer-se servir 0000.
01 és el tipus de registre pel registre de final d’arxiu.
FF és la suma de comprovació del registre, calculada com a:
\[\overline{ 0x00 + 0x00 + 0x00 + 0x01 } + 0x01 = 0xFF\]

Exemple d’arxiu Intel HEX

A continuació es mostra l’exemple d’un arxiu complet Intel HEX:

 :10001300AC12AD13AE10AF1112002F8E0E8F0F2244
 :10000300E50B250DF509E50A350CF5081200132259
 :03000000020023D8
 :0C002300787FE4F6D8FD7581130200031D
 :10002F00EFF88DF0A4FFEDC5F0CEA42EFEEC88F016
 :04003F00A42EFE22CB
 :00000001FF

Si fa les comprovacions, aquest arxiu és tot un arxiu de dades, amb diferents fragments declarats a cada línia de l’arxiu:

0x0013 : AC 12 AD 13 AE 10 AF 11 12 00 2F 8E 0E 8F 0F 22
0x0003 : E5 0B 25 0D F5 09 E5 0A 35 0C F5 08 12 00 13 22
0x0000 : 02 00 23
0x0023 : 78 7F E4 F6 D8 FD 75 81 13 02 00 03
0x002F : EF F8 8D F0 A4 FF ED C5 F0 CE A4 2E FE EC 88 F0
0x003F : A4 2E FE 22

Redreçant tot el bloc en ordre, posant-lo en línies de 16 bytes per línia, composaria el següent arxiu binari (mostrat aquí en notació hexdump):

00000000  02 00 23 e5 0b 25 0d f5  09 e5 0a 35 0c f5 08 12  |..#..%.....5....|
00000010  00 13 22 ac 12 ad 13 ae  10 af 11 12 00 2f 8e 0e  |.."........../..|
00000020  8f 0f 22 78 7f e4 f6 d8  fd 75 81 13 02 00 03 ef  |.."x.....u......|
00000030  f8 8d f0 a4 ff ed c5 f0  ce a4 2e fe ec 88 f0 a4  |................|
00000040  2e fe 22                                          |.."|