【嵌入式】ESP32 Flash专题

Flash是嵌入式环境中的“固态硬盘”。在ESP32中，Flash被用来保存代码和数据，下面对ESP32的Falsh进行解读。

1. ESP32烧写程序时写入的文件

1.1 bootloader.bin

作用

• 系统启动时第一个执行的程序
• 初始化硬件（时钟、Flash、RAM等）
• 验证应用程序的完整性
• 加载并跳转到应用程序

Flash 地址

• 默认地址：0x1000
• 大小：通常为 28KB
• 分区表中对应：bootloader 分区

1.2 分区表 (partition_table.bin)

作用

• 定义 Flash 存储空间的布局
• 指定各个分区的位置和大小
• 包含分区类型和属性信息

Flash 地址

• 默认地址：0x8000
• 大小：通常为 3KB
• 分区表中对应：partition 分区

1.3 app.bin

作用

• 用户应用程序
• 包含主程序代码
• 包含用户数据

Flash 地址

• 默认地址：0x10000
• 大小：根据分区表定义，通常为 1MB 或更大
• 分区表中对应：app 分区

1.4 Flash 布局示例

0x0000  +------------------+
        |                  |
        |                  |
        |                  |
0x1000  +------------------+  <- bootloader.bin
        |                  |
        |                  |
        |                  |
0x8000  +------------------+  <- partition_table.bin
        |                  |
        |                  |
0x10000 +------------------+  <- app.bin
        |                  |
        |                  |
        |                  |
        +------------------+

1.5 分区表示例

# Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
nvs,      data, nvs,     0x9000,  0x6000,
phy_init, data, phy,     0xf000,  0x1000,
factory,  app,  factory, 0x10000, 1M,

1.6 Flash烧写方法

Flash和CPU是通过SPI通信的。

可以使用以下方式烧写Flash：

• esptool.py：官方烧写工具
• Flash 下载工具：官方图形界面工具，flash download tool
• 自定义烧写程序：通过 SPI 接口直接操作

使用VSCode可以修改烧写参数：

2. ESP32启动流程

1. 系统上电后，ROM 中的引导程序首先执行，和BIOS程序类似。ROM和Flash的区别是，ROM中的程序是出厂就固定的，像BIOS一样，而Flash是可以反复读写的。
2. 引导程序从 0x1000 加载 bootloader，类似于UBoot
3. bootloader 从 0x8000 读取分区表
4. 根据分区表找到 app 分区
5. 验证并加载应用程序
6. 跳转到应用程序执行

可以看出，计算机启动的方式很类似，不管是嵌入式计算机还是PC机，启动过程都被分为了若干步骤，每个步骤专注做一件事，承上启下，互相协作，最终目标是让计算机把各种软件程序正确运行起来，给用户使用。

3. 其他

注意事项

1. 地址和大小可以通过分区表自定义
2. 不同型号的 ESP32 可能有不同的默认配置
3. 分区表可以根据应用需求修改
4. 建议保留 bootloader 和分区表的默认地址
5. 应用程序地址可以根据需要调整

设计优势

1. 模块化：各个组件职责明确
2. 灵活性：可以自定义分区布局
3. 安全性：支持应用程序验证
4. 可维护性：便于更新和调试
5. 可扩展性：支持多种分区类型