老宇哥带你玩转 ESP32:10 ESP32存储分布以及启动过程

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2022-02-27 18:36

今天我们来说说ESP32 for Arduino存储分布以及启动过程

ESP32 for Arduino存储分布

ESP32有多个不同的存储配置版本,本文以ESP32 4M FLASH为例进行分析。

ESP32的FLASH可以包含多个应用程序以及不同类型的数据,因此在FLASH默认偏移地址的0x8000处烧写了一个分区表,长度为0xC00字节,分区表数据后还保存着该表的 MD5 校验和,用于验证分区表的完整性。此外,如果芯片使能了 安全启动 功能,则该分区表后还会保存签名信息。

我们在ESP32 for Arduino的工具中,有一个选项,可以配置不同的分区表,这里已经做好了一些,一般我们都是使用默认的,如下图所示:

分别代表什么意思呢?4M FLASH默认分区方案为1.2MB的应用程序空间,1.2MB为OTA保留,1.5MB为SPIFFS文件系统保留的,我们找到这个描述文件,在SDK下tools下的partitions,我们打开default.csv,对应默认的分区表:

表格描述的很清楚,各个分区名字,对应的偏移地址,以及占用大小,比如,nvs分区,从0x9000地址处开始,大小为0x5000,也就是20480字节的大小,具体每个分区的作用,我们下面细说。我们这里知道的就是,在0x9000处放了一个nvs表,决定我们整个存储区域怎么划分的,每个分区分别分配多大的存储空间,系统就根据这个表来划分,可以根据我们的程序大小等灵活配置

分区表说明

网上找到一张ESP32的分区表,很有代表意义,这里以这一份给大家讲一下。
  • 0-0x1000 保留
  • 0x1000-0x8000 Bootloader分区
  • 0x8000-0x9000 Partition Table分区,保存着分区表
  • 0x9000-0xD000 NVS分区,可以存储一些PHY初始化数据,也可以存储其他数据,一些断电存储的数据建议放在这里
  • 0xD000-0xF000 OTA data分区,系统从哪个app分区启动由这里存储的数据决定
  • 0xF000-0x10000 PHy_init分区,用于存储的PHY初始化数据
  • 0x10000-0x3FFFFF Factory APP分区,保存出厂应用程序,分区表有工厂应用程序就会启动这个分区的程序
  • Core dump分区,查找系统崩溃时的软件错误,以便开发者分析原因
  • OTA0/OTA1分区,保存OTA下载固件,交替保存在这两个分区,镜像验证无误之后,会更新OTA data分区,分配好下一次应该从哪里启动。
  • fctry分区,保存阿里云四元组,这个就是私有数据了,可以在存储空间的最后分配一些空间用于保存一些APP的激活数据之类的,没有用到就可以忽略。

到这里,大家应该都了解了吧,正常情况下我们用系统内置的一些默认的就可以,当然,我们也可以自定义分区表,总之就是根据自己的具体情况具体分配,这里不具体展开说,后面有需要再展开说。

程序烧录

代码烧录就是把上面的每个分区的文件分别烧录进FLASH芯片中,我们以一个默认的例子,看下Arduino是怎么烧录的:

如上图所示,根据每个分区的地址,将用到的各个分区的内容依次烧录进FLASH中,关于存储空间的分配我们就讲到这里。

程序启动过程

ESP32,是如何运行RTOS的?

参考文档 general-notes.rst

1、 第一阶段bootloader(ROM中)加载第二阶段bootloader(位于FLASH 0X1000)

2、 第二阶段的boot loader加载分区表和MAIN APP应用程序(其实就是freertos了)

main APP包含RAM段和Flash段

① 去0X8000加载分区表,配置两个CPU(PRO CPU和APP CPU)的MMU,但只使能PRO cpu的flash,一旦被加载,就会跳到main APP的入口

3、执行main APP,此时,第二个CPU和RTOS调度器都会运行

入口调用 componments/esp32/cpu_start.c中的call_start_cpu0函数,

此函数会调用 call_start_cpu1.执行后PRO CPU执行start_cpu0,APP CPU执行start_cpu1

最终会调用app_main函数

我们打开ESP32 SDK中的core文件夹,里面有个main.cpp文件,打开我们就知道,app_main调用了loopTask函数,loopTask会先调用setup函数,再调用loop函数,loop函数会一直死循环,所以我们可以在setup里创建任务。

我们Arduino中的setup与loop函数就是上面的函数中调用的,这里我们也可以看出,ESP32在Arduino下不是裸奔的,是跑的FreeRTOS操作系统的!

感谢大家,关于ESP32的学习,希望大家Enjoy!

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