Unterschied zwischen HEX- und BIN-Dateien in Mikrocontrollern

In der Mikrocontroller-Entwicklung sind HEX- (Intel HEX) und BIN- (Binärdateien) zwei gängige Formate zum Speichern und Übertragen von Firmware. Hier eine Übersicht über ihre Unterschiede, Verwendungszwecke und wann man welches Format einsetzt:

1. Binärdatei (BIN)

• Format: Rohe Binärdaten (0en und 1en), die den maschinenlesbaren Code repräsentieren, der in den Flash-Speicher des Mikrocontrollers geschrieben wird.

• Inhalt:

  • Reiner ausführbarer Code + Daten (keine zusätzlichen Metadaten).

  • Adressen werden durch die Dateiposition impliziert (z. B. das erste Byte wird an der Basisadresse geladen).

• Vorteile:

  • Kleinere Dateigröße (kein Overhead).

  • Direkt in Flash-Speicher schreibbar (z. B. über STM32-Bootloader).

• Nachteile:

  • Keine Adressinformationen enthalten (müssen separat beim Flashen angegeben werden).

  • Keine Prüfsummen oder Fehlererkennung.

• Typische Anwendungsfälle:

  • Flashen mit Tools wie stm32flash, OpenOCD oder USB-DFU.

  • OTA-Updates (Over-the-Air), wo Bandbreite entscheidend ist.

2. Intel HEX-Datei (HEX)

• Format: ASCII-Textdatei mit Adressen, Daten und Prüfsummen in einem standardisierten Format.

• Inhalt:

  • Jede Zeile enthält:

    • Startcode (:).

    • Byteanzahl, Adresse, Datensatztyp (Daten, End-of-File usw.).

    • Nutzdaten + Prüfsumme.

  • Unterstützt nicht zusammenhängende Speicherbereiche (Lücken werden explizit behandelt).

• Vorteile:

  • Enthält Adressinformationen.

  • Integrierte Fehlererkennung (Prüfsummen).

  • Menschenlesbar (kann mit einem Texteditor betrachtet werden).

• Nachteile:

  • Größere Dateien (durch ASCII-Kodierung und Metadaten).

  • Muss vor dem Flashen geparst werden.

• Typische Anwendungsfälle:

  • Debugging (einfacher zu analysieren).

  • Flashen über IDEs (Keil, IAR, STM32CubeProgrammer).

  • EEPROM-Programmierung (wenn Adressen wichtig sind).

Wichtige Unterschiede

Wann verwendet man was?

• BIN verwenden:

  • Beim Flashen über Bootloader (z. B. STM32 UART/USB-DFU).

  • Für OTA-Updates (minimiert Übertragungsgröße).

  • Wenn die Zieladresse bekannt und fest ist.

• HEX verwenden:

  • Beim Debuggen oder Analysieren von Firmware.

  • Beim Flashen über IDEs (z. B. STM32CubeIDE erzeugt standardmäßig HEX).

  • Für EEPROM oder nicht zusammenhängende Speicherbereiche.

Konvertierung zwischen HEX und BIN

• HEX zu BIN:
  Tools wie objcopy (GNU Arm Embedded Toolchain) verwenden:

  sh

   

  arm-none-eabi-objcopy -I ihex -O binary firmware.hex firmware.bin  

• BIN zu HEX:
  Basisadresse angeben (z. B. 0x08000000 für STM32-Flash):

  sh

   

   

  arm-none-eabi-objcopy -I binary -O ihex --adjust-vma 0x08000000 firmware.bin firmware.hex  

Beispiel für eine HEX-Datei

:1000000048000020A1010008AD010008B1010008C4  
:10001000B5010008B9010008000000000000000020  
:0400200000000000B8  
:00000001FF  

• :10 = 16 Datenbytes.

• 0000 = Adressoffset.

• 00 = Datensatztyp (Daten).

• C4 = Prüfsumme.

STM32-spezifische Hinweise

• STM32CubeIDE: Erzeugt standardmäßig sowohl .hex als auch .bin (konfigurierbar in den Projekteinstellungen).

• Flashtools:

  • ST-Link Utility: Unterstützt HEX und BIN.

  • STM32CubeProgrammer: Bevorzugt HEX, akzeptiert aber BIN (benötigt Adressangabe).

Zusammenfassung

• BIN: Einfacher, kleiner, aber ohne Metadaten. Ideal für Produktionsflashing.

• HEX: Selbstbeschreibend, sicherer für Debugging. Wird in der Entwicklung verwendet.

Wähle das Format basierend auf deiner Toolchain und den Anforderungen!