ESP32學(xué)習(xí)筆記：存儲(chǔ)分布和啟動(dòng)過(guò)程

今天我們來(lái)說(shuō)說(shuō)ESP32 for Arduino存儲(chǔ)分布以及啟動(dòng)過(guò)程。

ESP32 for Arduino存儲(chǔ)分布

ESP32有多個(gè)不同的存儲(chǔ)配置版本，本文以ESP32 4M FLASH為例進(jìn)行分析。

ESP32的FLASH可以包含多個(gè)應(yīng)用程序以及不同類型的數(shù)據(jù)，因此在FLASH默認(rèn)偏移地址的0x8000處燒寫了一個(gè)分區(qū)表，長(zhǎng)度為0xC00字節(jié)，分區(qū)表數(shù)據(jù)后還保存著該表的 MD5 校驗(yàn)和，用于驗(yàn)證分區(qū)表的完整性。此外，如果芯片使能了 安全啟動(dòng) 功能，則該分區(qū)表后還會(huì)保存簽名信息。

我們?cè)贓SP32 for Arduino的工具中，有一個(gè)選項(xiàng)，可以配置不同的分區(qū)表，這里已經(jīng)做好了一些，一般我們都是使用默認(rèn)的，如下圖所示：

分別代表什么意思呢？4M FLASH默認(rèn)分區(qū)方案為1.2MB的應(yīng)用程序空間，1.2MB為OTA保留，1.5MB為SPIFFS文件系統(tǒng)保留的，我們找到這個(gè)描述文件，在SDK下tools下的partitions，我們打開(kāi)default.csv，對(duì)應(yīng)默認(rèn)的分區(qū)表：

表格描述的很清楚，各個(gè)分區(qū)名字，對(duì)應(yīng)的偏移地址，以及占用大小，比如，nvs分區(qū)，從0x9000地址處開(kāi)始，大小為0x5000，也就是20480字節(jié)的大小，具體每個(gè)分區(qū)的作用，我們下面細(xì)說(shuō)。我們這里知道的就是，在0x9000處放了一個(gè)nvs表，決定我們整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域怎么劃分的，每個(gè)分區(qū)分別分配多大的存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)就根據(jù)這個(gè)表來(lái)劃分，可以根據(jù)我們的程序大小等靈活配置。

分區(qū)表說(shuō)明

網(wǎng)上找到一張ESP32的分區(qū)表，很有代表意義，這里以這一份給大家講一下。

• 0-0x1000 保留
• 0x1000-0x8000 Bootloader分區(qū)
• 0x8000-0x9000 Partition Table分區(qū)，保存著分區(qū)表
• 0x9000-0xD000 NVS分區(qū)，可以存儲(chǔ)一些PHY初始化數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)其他數(shù)據(jù)，一些斷電存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)建議放在這里
• 0xD000-0xF000 OTA data分區(qū)，系統(tǒng)從哪個(gè)app分區(qū)啟動(dòng)由這里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)決定
• 0xF000-0x10000 PHy_init分區(qū)，用于存儲(chǔ)的PHY初始化數(shù)據(jù)
• 0x10000-0x3FFFFF Factory APP分區(qū)，保存出廠應(yīng)用程序，分區(qū)表有工廠應(yīng)用程序就會(huì)啟動(dòng)這個(gè)分區(qū)的程序
• Core dump分區(qū)，查找系統(tǒng)崩潰時(shí)的軟件錯(cuò)誤，以便開(kāi)發(fā)者分析原因
• OTA0/OTA1分區(qū)，保存OTA下載固件，交替保存在這兩個(gè)分區(qū)，鏡像驗(yàn)證無(wú)誤之后，會(huì)更新OTA data分區(qū)，分配好下一次應(yīng)該從哪里啟動(dòng)。
• fctry分區(qū)，保存阿里云四元組，這個(gè)就是私有數(shù)據(jù)了，可以在存儲(chǔ)空間的最后分配一些空間用于保存一些APP的激活數(shù)據(jù)之類的，沒(méi)有用到就可以忽略。

到這里，大家應(yīng)該都了解了吧，正常情況下我們用系統(tǒng)內(nèi)置的一些默認(rèn)的就可以，當(dāng)然，我們也可以自定義分區(qū)表，總之就是根據(jù)自己的具體情況具體分配，這里不具體展開(kāi)說(shuō)，后面有需要再展開(kāi)說(shuō)。

程序燒錄

代碼燒錄就是把上面的每個(gè)分區(qū)的文件分別燒錄進(jìn)FLASH芯片中，我們以一個(gè)默認(rèn)的例子，看下Arduino是怎么燒錄的：

如上圖所示，根據(jù)每個(gè)分區(qū)的地址，將用到的各個(gè)分區(qū)的內(nèi)容依次燒錄進(jìn)FLASH中，關(guān)于存儲(chǔ)空間的分配我們就講到這里。

程序啟動(dòng)過(guò)程

ESP32，是如何運(yùn)行RTOS的？

參考文檔 general-notes.rst

1、 第一階段bootloader（ROM中）加載第二階段bootloader（位于FLASH 0X1000）

2、 第二階段的boot loader加載分區(qū)表和MAIN APP應(yīng)用程序（其實(shí)就是freertos了）

main APP包含RAM段和Flash段

① 去0X8000加載分區(qū)表，配置兩個(gè)CPU（PRO CPU和APP CPU）的MMU，但只使能PRO cpu的flash，一旦被加載，就會(huì)跳到main APP的入口

3、執(zhí)行main APP，此時(shí)，第二個(gè)CPU和RTOS調(diào)度器都會(huì)運(yùn)行

入口調(diào)用 componments/esp32/cpu_start.c中的call_start_cpu0函數(shù)，

此函數(shù)會(huì)調(diào)用 call_start_cpu1.執(zhí)行后PRO CPU執(zhí)行start_cpu0，APP CPU執(zhí)行start_cpu1

最終會(huì)調(diào)用app_main函數(shù)

我們打開(kāi)ESP32 SDK中的core文件夾，里面有個(gè)main.cpp文件，打開(kāi)我們就知道，app_main調(diào)用了loopTask函數(shù)，loopTask會(huì)先調(diào)用setup函數(shù)，再調(diào)用loop函數(shù)，loop函數(shù)會(huì)一直死循環(huán)，所以我們可以在setup里創(chuàng)建任務(wù)。

我們Arduino中的setup與loop函數(shù)就是上面的函數(shù)中調(diào)用的，這里我們也可以看出，ESP32在Arduino下不是裸奔的，是跑的FreeRTOS操作系統(tǒng)的！

感謝大家，關(guān)于ESP32的學(xué)習(xí)，希望大家Enjoy!