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Intel HEX

El formato de archivo de objeto hexadecimal de Intel , formato hexadecimal de Intel o Intellec Hex es un formato de archivo que transmite información binaria en forma de texto ASCII , [10] lo que hace posible almacenarla en medios no binarios como cinta de papel , tarjetas perforadas , etc., para mostrarla en terminales de texto o imprimirla en impresoras orientadas a líneas . [11] El formato se usa comúnmente para programar microcontroladores , EPROM y otros tipos de dispositivos lógicos programables y emuladores de hardware . En una aplicación típica, un compilador o ensamblador convierte el código fuente de un programa (como en lenguaje C o ensamblador ) en código de máquina y lo genera en un objeto o archivo ejecutable en formato hexadecimal (o binario). En algunas aplicaciones, el formato hexadecimal de Intel también se usa como un formato contenedor que contiene paquetes de datos de flujo . [12] Las extensiones de archivo comunes utilizadas para los archivos resultantes son .HEX [1] o .H86. [5] [6] Luego, un programador lee el archivo HEX para escribir el código de máquina en una PROM o lo transfiere al sistema de destino para su carga y ejecución. [11] [13] Existen varias herramientas para convertir archivos entre formato hexadecimal y binario (es decir, HEX2BIN ), y viceversa (es decir, OBJHEX, OH, OHX, BIN2HEX).

Historia

El formato hexadecimal de Intel fue diseñado originalmente para los sistemas de desarrollo de microcomputadoras Intellec [14] : 10–11  (MDS) de Intel en 1973 con el fin de cargar y ejecutar programas desde cintas de papel . También se utilizó para especificar contenidos de memoria a Intel para la producción de ROM , [15] que anteriormente tenían que ser codificados en el formato BNPF (Begin-Negative-Positive-Finish) mucho menos eficiente. [14] : 11  En 1973, el "grupo de software" de Intel consistía únicamente en Bill Byerly y Kenneth Burgett, y Gary Kildall como consultor externo haciendo negocios como Microcomputer Applications Associates (MAA) y fundando Digital Research en 1974. [16] [17] [18] [9] A partir de 1975, el formato fue utilizado por los sistemas Intellec Series II ISIS-II que soportaban unidades de disquete, con archivos que usaban la extensión de archivo HEX. [19] Muchos dispositivos de programación PROM y EPROM aceptan este formato.

Formato

Intel HEX consta de líneas de texto ASCII separadas por caracteres de salto de línea o retorno de carro , o ambos. Cada línea de texto contiene caracteres hexadecimales en mayúsculas que codifican varios números binarios. Los números binarios pueden representar datos, direcciones de memoria u otros valores, según su posición en la línea y el tipo y la longitud de la línea. Cada línea de texto se denomina registro .

Estructura del registro

Un registro (línea de texto) consta de seis campos (partes) que aparecen en orden de izquierda a derecha: [11]

  1. Código de inicio , un carácter, dos puntos ASCII ' : '. Todos los caracteres que preceden a este símbolo en un registro deben ignorarse. [15] [5] [20] [21] [22] [23] De hecho, las primeras versiones de la especificación incluso solicitaban un mínimo de 25 caracteres NUL para preceder al primer registro y seguir al último, debido a los orígenes del formato como un formato de cinta de papel que requería cierta entrada y salida de cinta para su manejo. [15] [24] [21] [22] Sin embargo, como esta era una parte poco conocida de la especificación, no todo el software escrito se ocupa de esto correctamente. Permite almacenar otra información relacionada en el mismo archivo (e incluso la misma línea), [15] [23] una facilidad utilizada por varias utilidades de desarrollo de software para almacenar tablas de símbolos o comentarios adicionales, [25] [15] [21] [26] [9] [27] y extensiones de terceros que utilizan otros caracteres como código de inicio como los dígitos ' 0 '..' 9 ' de Intel [28] y Keil , [26] ' $ ' de Mostek , [29] [30] o ' ! ', ' @ ', ' # ', ' \ ', ' & ' y ' ; ' de TDL . [30] [31] Por convención, ' // ' se utiliza a menudo para comentarios. [32] [33] Ninguna de estas extensiones puede contener ningún carácter ':' como parte de la carga útil.
  2. Recuento de bytes , dos dígitos hexadecimales (un par de dígitos hexadecimales), que indican la cantidad de bytes (pares de dígitos hexadecimales) en el campo de datos. El recuento máximo de bytes es 255 (0xFF). Los valores de 8 (0x08), [9] 16 (0x10) [9] y 32 (0x20) son recuentos de bytes de uso común. No todo el software admite recuentos mayores a 16. [2]
  3. Dirección , cuatro dígitos hexadecimales que representan el desplazamiento de la dirección de memoria inicial de 16 bits de los datos. La dirección física de los datos se calcula sumando este desplazamiento a una dirección base establecida previamente, lo que permite el direccionamiento de memoria más allá del límite de 64 kilobytes de las direcciones de 16 bits. La dirección base, que por defecto es cero, se puede cambiar mediante varios tipos de registros. Las direcciones base y los desplazamientos de dirección siempre se expresan como valores big endian .
  4. Tipo de registro (ver tipos de registro a continuación), dos dígitos hexadecimales,00a05, definiendo el significado del campo de datos.
  5. Datos , una secuencia de n bytes de datos, representada por 2 n dígitos hexadecimales. Algunos registros omiten este campo ( n es igual a cero). El significado y la interpretación de los bytes de datos dependen de la aplicación. (Los datos de 4 bits deberán almacenarse en la mitad inferior o superior de los bytes, es decir, un byte contiene solo un elemento de datos direccionable. [15] )
  6. Suma de comprobación , dos dígitos hexadecimales, un valor calculado que puede usarse para verificar que el registro no tenga errores.

Leyenda de colores

Como ayuda visual, los campos de los registros Intel HEX están coloreados a lo largo de este artículo de la siguiente manera:

  Código de inicio  Conteo de bytes  DIRECCIÓN  Tipo de registro  Datos  Suma de comprobación

Cálculo de suma de comprobación

El byte de suma de comprobación de un registro es el complemento a dos del byte menos significativo (LSB) de la suma de todos los valores de bytes decodificados en el registro anterior a la suma de comprobación. Se calcula sumando los valores de bytes decodificados y extrayendo el LSB de la suma (es decir, la suma de comprobación de los datos) y, a continuación, calculando el complemento a dos del LSB (por ejemplo, invirtiendo sus bits y sumando uno).

Por ejemplo, en el caso del registro : 03 0030 00 02337A 1E , la suma de los valores de bytes decodificados es 03+00+30+00+02+33+7A= E2, que tiene valor LSB E2. El complemento a dos de E2es1E , que es el byte de suma de comprobación que aparece al final del registro.

La validez de un registro se puede comprobar calculando su suma de comprobación y verificando que la suma de comprobación calculada sea igual a la suma de comprobación que aparece en el registro; se indica un error si las sumas de comprobación difieren. Dado que el byte de suma de comprobación del registro es el complemento a dos (y, por lo tanto, el inverso aditivo ) de la suma de comprobación de datos, este proceso se puede reducir a sumar todos los valores de bytes decodificados, incluida la suma de comprobación del registro, y verificar que el LSB de la suma sea cero. Cuando se aplica al ejemplo anterior, este método produce el siguiente resultado: 03+00+30+00+02+33+7A+1E = 100, que tiene un valor LSB 00.

Terminadores de línea de texto

Los registros Intel HEX suelen estar separados por uno o más caracteres de terminación de línea ASCII, de modo que cada registro aparece solo en una línea de texto. Esto mejora la legibilidad al delimitar visualmente los registros y también proporciona relleno entre registros que se puede utilizar para mejorar la eficiencia del análisis de la máquina . Sin embargo, los caracteres de terminación de línea son opcionales, ya que el ' : ' se utiliza para detectar el comienzo de un registro. [15] [5] [24] [20] [21] [22] [23]

Los programas que crean registros HEX suelen utilizar caracteres de terminación de línea que se ajustan a las convenciones de sus sistemas operativos . Por ejemplo, los programas de Linux utilizan un solo carácter LF ( salto de línea , valor hexadecimal 0A) para terminar las líneas, mientras que los programas de Windows utilizan un CR ( retorno de carro , valor hexadecimal 0D) seguido de un LF.

Tipos de registros

Intel HEX tiene seis tipos de registros estándar: [11]

Se han utilizado otros tipos de registros para variantes, incluidos06(mensajes 'blinky' / contenedor de protocolo de transmisión) por Wayne y Layne, [34] 0A(inicio de bloque),0B(fin del bloque),0 °C(datos rellenados),0D(datos personalizados) y0E(otros datos) de la BBC / Micro:bit Educational Foundation , [35] y81(datos en el segmento de código ),82(datos en el segmento de datos ),83(datos en el segmento de pila ),84(datos en segmento extra ),85( dirección de párrafo para el segmento de código absoluto),86(dirección de párrafo para segmento de datos absolutos),87(dirección de párrafo para el segmento de pila absoluta) y88(dirección del párrafo para el segmento adicional absoluto) por Digital Research . [6] [20]

Formatos con nombre

El formato de cinta de papel Intellec Hex original de 4 bits/8 bits y el formato de tarjeta perforada de computadora Intellec Hex de 1973/1974 solo admitían un tipo de registro.00. [36] [37] [25] Esto se amplió alrededor de 1975 [ ¿cuándo? ] para admitir también el tipo de registro01. [15] A veces llamado formato hexadecimal simbólico , [38] podría incluir un encabezado opcional que contiene una tabla de símbolos para depuración simbólica , [25] [28] [26] [9] todos los caracteres en un registro que preceden a los dos puntos se ignoran. [15] [5]

Alrededor de 1978 [ ¿cuándo? ] , Intel introdujo los nuevos tipos de registros.02y03(para agregar soporte para el espacio de direcciones segmentado de los entonces nuevos procesadores 8086/8088 ) en su formato Intellec Hex extendido . [ ¿cuándo? ]

A veces se utilizan nombres especiales para indicar los formatos de archivos HEX que emplean subconjuntos específicos de tipos de registros. Por ejemplo:

Ejemplo de archivo

Este ejemplo muestra un archivo que tiene cuatro registros de datos seguidos de un registro de final de archivo:

: 10 0100 00 214601360121470136007EFE09D21901 40 : 10 0110 00 2146017E17C20001FF5F160021480119 28 : 10 0120 00 194E79234623965778239EDA3F01B2CA A7 : 10 0130 00 3F0156702B5E712B722B732146013421 C7 : 00 0000 01FF

  Código de inicio  Conteo de bytes  DIRECCIÓN  Tipo de registro  Datos  Suma de comprobación

Variantes

Además de la propia extensión de Intel, varios terceros también han definido variantes y extensiones del formato hexadecimal de Intel, incluidos Digital Research (como en el llamado "formato hexadecimal de Digital Research" [6] [20] ), Zilog , Mostek , [29] [30] TDL , [30] [31] Texas Instruments , Microchip , [39] [40] c't , Wayne y Layne, [34] y BBC / Micro:bit Educational Foundation (con su "Formato hexadecimal universal" [35] ). Estos pueden tener información sobre los puntos de entrada del programa y el contenido de los registros , un orden de bytes intercambiado en los campos de datos, valores de relleno para áreas no utilizadas, bits de fusión y otras diferencias.

El formato hexadecimal de Digital Research para procesadores 8086 admite información de segmentos agregando tipos de registros para distinguir entre código, datos, pila y segmentos adicionales. [5] [6] [20]

La mayoría de los ensambladores para CP/M-80 (y también XASM09 para Motorola 6809 ) no utilizan el tipo de registro 01h para indicar el final de un archivo, sino que utilizan una entrada de tipo de datos de longitud cero 00h. [41] [1] Esto facilita la concatenación de múltiples archivos hexadecimales. [42] [43] [1]

Texas Instruments define una variante donde las direcciones se basan en el ancho de bits de los registros de un procesador, no en bytes.

Microchip define las variantes INTHX8S [44] (INHX8L, [1] INHX8H [1] ), INHX8M, [44] [1] [45] INHX16 [44] (INHX16M [1] ) e INHX32 [46] para sus microcontroladores PIC .

También se sabe que el ensamblador cruzado de macros AS de Alfred Arnold, [1] el emulador 8051 SIM51 de Werner Hennig-Roleff , [26] y el conversor cruzado BINTEL de Matthias R. Paul [47] definen extensiones para el formato hexadecimal de Intel.

Véase también

Referencias

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  6. ^ abcde "Apéndice C. Formato de salida hexadecimal ASM-86". CP/M-86 - Sistema operativo - Guía del programador (PDF) (3.ª ed.). Pacific Grove, California, EE. UU.: Digital Research . Enero de 1983 [1981]. págs. 97–100. Archivado (PDF) desde el original el 27 de febrero de 2020 . Consultado el 27 de febrero de 2020 . págs. 97–99: […] El formato Intel es idéntico al formato definido por Intel para el 8086 . El formato Digital Research es casi idéntico al formato Intel, pero agrega información de segmento a los registros hexadecimales. La salida de cualquiera de los formatos se puede ingresar a GENCMD , pero el formato Digital Research proporciona automáticamente la identificación del segmento. Un segmento es la unidad más pequeña de un programa que se puede reubicar. […] Es en la definición de los tipos de registro 00 y 02 donde el formato hexadecimal de Digital Research difiere del de Intel. Intel define un valor para cada tipo de registro de datos y para el tipo de dirección de segmento. Digital Research identifica cada registro con el segmento que lo contiene. […] 00H para datos pertenecientes a todos los segmentos 8086 […] 81H para datos pertenecientes al segmento CODE […] 82H para datos pertenecientes al segmento DATA […] 83H para datos pertenecientes al segmento STACK […] 84H para datos pertenecientes al segmento EXTRA […] 02H para todos los registros de dirección de segmento […] 85H para una dirección de segmento absoluta CODE […] 86H para una dirección de segmento DATA […] 87H para una dirección de segmento STACK […] 88H para una dirección de segmento EXTRA […][1] (1+viii+122+2 páginas)
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        1 CARRY 05714
        2 ZERO 05715
        3 SIGN 05716
        4 PARITY 05717
        5 MEMORY 06000
       23 SQUAREROOT 04003
    […]
       83 MONITORUSES 05766
     $
    ****************************************
    :1008000044520A2E0B36D0F930FA31CF30D730F9B6
    […]
    :100AF0000936F4C730D70401C8C20C0031F930F808
    :040B0000445E0AFF46
    ****************************************
    :0000000000
     $    (1+i+100+1+11+1 páginas) (NB. Muestra un ejemplo que contiene separadores basados ​​en asteriscos y un encabezado sangrado con espacios con nombres de símbolos que serán procesados ​​por el comando HEXOBJ de Intel ISIS así como por INTERP/8 o INTERP/80 para depuración simbólica . Este encabezado opcional no está documentado como parte de los formatos hexadecimales o BNPF de Intel sino en los manuales de programación de ensamblador y PL/M de Intel que producen dichas tablas de símbolos).
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