ESP32学习与快速总结——5.系统存储

1.ESP32分区表

  • 为什么ESP32要分区    00：34--
    • 简述：其他单片机生成文件少，功能少，而ESP32功能多，文件多       
  • 分区表各个文件简介   --7：31
  • vscode查看分区表  --9：33
  • ota通过idf.py menuconfig配置命令调出配置菜单  --12.35
  • 创建自己的分区  --17.41
  • 写.c文件 
    • #include <stdio.h>
#include "esp_partition.h"
#include "esp_log.h"
#include <string.h>static const char* TAG = "partition";   //TAG 区分日志#define USER_PARTITION_TYPE 0x40
#define USER_PARTITION_SUBTYPE 0x00     //定义分区类型static const esp_partition_t* partition_user = NULL;    //定义分区指针操作分区的void app_main(void)
{//找到自定义的分区，找得到之后会返回分区指针/*知识点1find与find_first的区别 --21.10find_first: 找到第一个符合条件的分区find: 找到符合条件的所有分区*/partition_user = esp_partition_find_first(USER_PARTITION_TYPE, USER_PARTITION_SUBTYPE, NULL); if (partition_user == NULL) {ESP_LOGE(TAG, "Failed to find user partition");return;}esp_partition_erase_range(partition_user, 0, 0x1000);    //擦除分区const char *data = "Hello, ESP32!";esp_partition_write(partition_user, 0, data, strlen(data));    //写入分区 char buffer[100];memset(buffer, 0, sizeof(buffer));esp_partition_read(partition_user, 0, buffer,strlen(data));     //读取分区ESP_LOGI(TAG, "Read from user partition: %s", buffer);return;}

补充1：分区表

# Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
# Note: if you have increased the bootloader size, make sure to update the offsets to avoid overlap
nvs,      data, nvs,     ,        0x6000,
phy_init, data, phy,     ,        0x1000,
factory,  app,  factory, ,        1M,
user,     0x40, 0x01,    ,        0x1000,  

列含义
  • Name：分区的名称，方便识别和引用。
  • Type：分区的类型，常见有 app（应用程序）、data（数据），也可以用十六进制表示自定义类型。
  • SubType：分区类型的子类型，进一步细分分区用途。
  • Offset：分区在存储设备上的起始偏移地址。
  • Size：分区的大小，可以用十六进制（如 0x1000）或单位（如 1M）表示。
  • Flags：分区的额外标志，可选字段。

每行解释

  • nvs：非易失性存储分区，用于存储系统和应用的配置信息。Type 为 data，SubType 为 nvs，大小是 0x6000。
  • phy_init：物理层初始化数据分区，存储与硬件物理层初始化相关的数据。Type 为 data，SubType 为 phy，大小是 0x1000。
  • factory：工厂应用分区，用于存储出厂默认的应用程序。Type 为 app，SubType 为 factory，大小是 1M。
  • user：自定义分区，Type 是十六进制 0x40，SubType 是 0x01，大小是 0x1000，可用于用户自定义的数据或应用。

补充2 OTA

OTA 分区作用

设备软件更新时，新固件先下载到 OTA 分区，验证通过后，系统从该分区加载新固件，避免直接覆盖运行中的程序，提升更新安全性与可靠性。

OTA 分区常见配置示例及解释
# Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
ota_0,    app,  ota_0,   ,        1M,
ota_1,    app,  ota_1,   ,        1M,
  • Name：常见的 OTA 分区名称有 ota_0 和 ota_1，系统会在这两个分区间切换来实现固件更新。
  • Type：分区类型为 app，用于存储应用程序固件。
  • SubType：ota_0 和 ota_1 是 OTA 分区的子类型，可区分不同 OTA 槽位，让系统确定当前使用的分区。
  • Offset：即分区在存储设备上的起始偏移地址，留空由系统自动分配。
  • Size：每个 OTA 分区大小设为 1M，最多能存储 1MB 的应用程序固件。

设备实际使用时，通过 ota_0 和 ota_1 分区交替实现更新。若当前运行 ota_0 固件，新固件下载至 ota_1，验证通过后，下次启动便从 ota_1 加载新固件 。

本章脉络 

2.ESP中的NVS 

如何更方便的管理NVS存储操作

  • 背景  ---3.20
  • 操作  
    • 新建nvs测试程序
      • 创建项目文件夹
        • esp32下idf.py create-project nvs_test
        • nvs_test下idf.py build
        • VScode下打开文件夹
      • 代码
        • 定义两个命名空间，两个空间中有相同的键，向这两个键写入不同的值，观察他们会不会受到影响
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_log.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_err.h"#define NAME_SPACE_WIFI1 "wifi1"
#define NAME_SPACE_WIFI2 "wifi2"#define KEY_SSID_KEY "ssid"
#define KEY_PASSWORE_KEY "password"void nvs_blob_read(const char *name_space, const char *key, void *buffer, int maxlen)
{nvs_handle_t nvs_handle; //用于存储NVS分区的句柄size_t length = 0;nvs_open(name_space, NVS_READONLY, &nvs_handle);nvs_get_blob(nvs_handle, key, (void*)&length, &length); //读取键数据，并获取键数据的长度（主要是这个）if (length && length <= maxlen) //如果键数据存在且长度不超过maxlen{nvs_get_blob(nvs_handle, key, buffer, &length); //读取键数据}else{printf("nvs_blob_read: %s is not exist or too long\n", key); //打印错误信息}nvs_close(nvs_handle); //关闭NVS分区
}void app_main(void)
{nvs_handle_t nvs_handle1;esp_err_t ret = nvs_flash_init();   //初始化NVS分区if (ret != ESP_OK) {                 //如果初始化失败，擦除NVS分区，再初始化NVS分区nvs_flash_erase();               //擦除NVS分区ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init()); //ESP_ERROR_CHECK()是一个宏定义，用于检查函数的返回值，如果返回值不为ESP_OK，则打印错误信息并终止程序}/*命名空间1 NVS写入*/nvs_open(NAME_SPACE_WIFI1, NVS_READWRITE, &nvs_handle1); //打开NVS分区，读写模式nvs_set_blob(nvs_handle1, KEY_SSID_KEY, "wifi_esp32", strlen("wifi_esp32")); //写入键数据nvs_set_blob(nvs_handle1, KEY_PASSWORE_KEY, "12345678", strlen("12345678")); //写入密码数据// strlen()函数是一个C语言库函数，用于计算字符串的长度。nvs_commit(nvs_handle1); //提交数据/*如果不调用nvs_commit()函数，那么数据将不会被写入到NVS分区中（flash）。写入的时机要跟随系统走如果调用nvs_commit()函数，那么数据将立即被写入到NVS分区中（flash）。不许推迟写入*/nvs_close(nvs_handle1); //关闭NVS分区/*命名空间2 NVS写入*/ nvs_open(NAME_SPACE_WIFI2, NVS_READWRITE, &nvs_handle1); //打开NVS分区，读写模式nvs_set_blob(nvs_handle1, KEY_SSID_KEY, "hello,world", strlen("hello,world")); //写入键数据nvs_set_blob(nvs_handle1, KEY_PASSWORE_KEY, "654321", strlen("654321")); //写入密码数据nvs_commit(nvs_handle1); //提交数据nvs_close(nvs_handle1); //关闭NVS分区vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); //延时1秒char read_buffer[64];//用于存储键数据//命名空间WIFI1 SSID的值memset(read_buffer, 0, sizeof(read_buffer)); //清空read_buffer数组nvs_blob_read(NAME_SPACE_WIFI1, KEY_SSID_KEY, read_buffer, sizeof(read_buffer)); //读取键数据ESP_LOGI("NVS", "namespace: %s , key:%s -> value:%s", NAME_SPACE_WIFI1,KEY_SSID_KEY,read_buffer); //打印键数据
//命名空间WIFI1 PASSWORD的值memset(read_buffer, 0, sizeof(read_buffer)); nvs_blob_read(NAME_SPACE_WIFI1, KEY_SSID_KEY, read_buffer, sizeof(read_buffer)); ESP_LOGI("NVS", "namespace: %s , key:%s -> value:%s", NAME_SPACE_WIFI1,KEY_PASSWORE_KEY,read_buffer); 
//命名空间WIFI2 SSID的值memset(read_buffer, 0, sizeof(read_buffer)); nvs_blob_read(NAME_SPACE_WIFI2, KEY_SSID_KEY, read_buffer, sizeof(read_buffer)); ESP_LOGI("NVS", "namespace: %s , key:%s -> value:%s", NAME_SPACE_WIFI2,KEY_SSID_KEY,read_buffer); 
//命名空间WIFI2 PASSWORD的值memset(read_buffer, 0, sizeof(read_buffer)); nvs_blob_read(NAME_SPACE_WIFI2, KEY_SSID_KEY, read_buffer, sizeof(read_buffer)); ESP_LOGI("NVS", "namespace: %s , key:%s -> value:%s", NAME_SPACE_WIFI2,KEY_PASSWORE_KEY,read_buffer); 
}

3.ESP32中的SPIFFS文件系统

  • 新建SPIFFS测试程序
    • 创建项目文件夹----4.00
      • esp32下idf.py create-project spiffs_test
      • spiffs_test下 cp ../esp-idf/components/partition_table/partitions_singleapp.csv .
        • 注意这个partitions，这里后面的s不要拉下
        • 不要忘了后面有个点
      • 通过idf.py menuconfig指定分区表
      • spiffs_test下idf.py build
      • VScode下打开文件夹
      • 改分区表  5.48--6.30
        • 记得改成512k而不是1M，后面会改
    • 代码
      • 配置spiffs文件系统

        • esp_vfs_spiffs_register具体实现逻辑  9.10

      • 文件操作

        • 文件打开：
          • f = fopen("/spiffs/hello.txt","r"); 尝试以只读模式打开位于 SPIFFS 文件系统下的 hello.txt 文件。如果打开失败（f 为 NULL），则通过 ESP_LOGE 输出错误日志并返回，结束当前函数执行。
        • 文件读取：
          • fgets(line,sizeof(line),f); 使用 fgets 函数从打开的文件 f 中读取一行内容，存储到字符数组 line 中，最多读取 sizeof(line) - 1 个字符。
          • fclose(f); 读取完成后关闭文件。
        • 处理换行符：
          • char *pos = strchr(line,'\n'); 查找字符数组 line 中第一次出现换行符 \n 的位置。
          • 如果找到换行符（pos 不为 NULL），则将该位置的字符设置为 '\0'，即把换行符替换为字符串结束符，从而去掉换行符。
        • 日志输出：
          • ESP_LOGI("spiffs","read str:%s",line); 使用 ESP_LOGI 输出读取到的字符串内容。
        • 文件系统注销：
          • esp_vfs_spiffs_unregister(conf.partition_label); 注销之前注册的 SPIFFS 文件系统，这里的 conf 应该是之前定义好的配置结构体，partition_label 是文件系统分区标签。

        VFS（虚拟文件系统）是一个抽象层，它让操作系统能以统一的方式管理不同类型的文件系统，就像一个万能的 “翻译官”，让你不用管具体的文件系统差异，就能方便地操作文件。

        抽象层是一种编程和系统设计里常用的概念。

        现实中存在很多不同类型的文件系统，比如 FAT、NTFS、ext4 等，它们存储和管理文件的方式各不相同。

        抽象层就像是一个 “翻译官” 和 “协调者”。VFS 作为抽象层，把不同文件系统的具体操作细节都隐藏起来，给操作系统和用户程序提供一套统一的接口。无论你用的是哪种底层文件系统，操作系统和程序都可以通过这套统一接口来进行文件的创建、读取、修改、删除等操作。

        这样一来，操作系统和程序开发者就不用关心具体是哪种文件系统在工作，降低了开发和使用的复杂度。

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_spiffs.h"
#include "esp_err.h"
#include "esp_log.h"
#include <string.h>void app_main(void)
{// 定义 SPIFFS 配置结构体esp_vfs_spiffs_conf_t conf = {.base_path = "/spiffs",         // 挂载基础路径.format_if_mount_failed = true, // 挂载失败时格式化.max_files = 5,                 // 最大可打开文件数.partition_label = NULL         // 分区标签为 NULL};// 注册 SPIFFS 文件系统esp_err_t ret = esp_vfs_spiffs_register(&conf);if (ret != ESP_OK) {ESP_LOGE("spiffs", "spiffs mount fail!");return;}// 检查 SPIFFS 分区完整性ret = esp_spiffs_check(conf.partition_label);if (ret != ESP_OK) {ESP_LOGE("spiffs", "spiffs check fail!");return;}// 获取 SPIFFS 分区信息size_t total = 0, used = 0;ret = esp_spiffs_info(conf.partition_label, &total, &used);if (ret != ESP_OK) {ESP_LOGE("spiffs", "spiffs info fail!");return;}ESP_LOGI("spiffs", "spiffs total size:%d,used:%d", total, used);// 若使用空间大于总空间，再次检查分区完整性if (used > total) {ret = esp_spiffs_check(conf.partition_label);if (ret != ESP_OK) {ESP_LOGE("spiffs", "used > total & spiffs check fail!");return;}}// 以写入模式打开文件FILE *f = fopen("/spiffs/helloworld.txt", "w");if (f == NULL) {ESP_LOGE("spiffs", "Failed to open file");return;}// 写入内容fprintf(f, "Hello, World!\n");// 关闭写入的文件fclose(f);// 延时 1 秒vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));// 以读取模式打开文件f = fopen("/spiffs/helloworld.txt", "r");if (f == NULL) {ESP_LOGE("spiffs", "Failed to open file for read");return;}// 读取文件一行内容char line[64];fgets(line, sizeof(line), f);// 关闭读取的文件fclose(f);// 去除换行符char *pos = strchr(line, '\n');if (pos) {*pos = 0;}// 打印读取的内容ESP_LOGI("spiffs", "read str:%s", line);// 注销 SPIFFS 文件系统esp_vfs_spiffs_unregister(conf.partition_label);
}

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