ESP8266学习笔记（2）——内存分布及Flash读写接口
一、存储芯片W25Q系列
w25q 系列生产的加工的商家很多，但是里面的分布和命名规则都是一样的。比如华邦的w25q64，spi通讯接口，64就是指 64Mbit 也就是 8M 的容量。而我们平时的8266-12f的 32Mbit 就是 4M 容量。
以 w25q32 为例，里面的存储分布。w25q32把4M容量分为了 64 块，每一块又分为 16 个扇区，而每个扇区占 4K 大小。由此可计算到，w25q32有 32Mbit / 8 * 1024 / 16 / 4 = 64 块 ，有 64 * 16 = 1024 个扇区。
注：1B=8 Bit ，1KB＝1024B ，1MB＝1024KB
二、ESP8266内存分布
- 程序区：代码编译生成的 bin 文件，烧录到 Flash 占用的区域，请勿改写；
- 系统参数区： esp_iot_sdk 中底层用于存放系统参数的区域，请勿改写；
- 用户参数区：上层应用程序存储用户参数的区域。开发者请根据实际使用的 Flash size 设置，可 以参考文档“2A-ESP8266__IOT_SDK_User_Manual” 中的 “Flash Map” 一章。
2.1 Non-FOTA
2.2 FOTA
更多图查看：
链接：https://blog.csdn.net/k7arm/article/details/51812021
三、Flash读写接口
SPI Flash 接口位于 /ESP8266_NONOS_SDK/include/spi_flash.h。
system_param_xxx 接口位于 /ESP8266_NONOS_SDK/include/user_interface.h。
3.1 spi_flash_erase_sector
3.2 spi_flash_write
注意：
- Flash 请先擦再写。
- Flash 读写必须 4 字节对齐。
示例代码：
#define N 0x7C
uint32 data[M];
spi_flash_erase_sector (N);
spi_flash_write (N*4*1024, data, M*4);3.3 spi_flash_read
3.4 system_param_save_with_protect
3.5 system_param_load
示例代码：
/***************Flash 读写结构体声明***************/
struct esp_platform_saved_param {
// 服务器参数
uint8 devkey[40];
uint8 token[40];
uint8 activeflag;
char server_domain[64];
ip_addr_t server_ip;
int server_port;
// AP参数
uint8 ssid[32];
uint8 password[64];
int authmode;
uint8 ssid_hidden;
// 填充
uint8 pad[2];
};
/***************Flash 读写结构体定义***************/
struct esp_platform_saved_param esp_param;
/***************Flash 写入数据***************/
system_param_save_with_protect(0x7D, &esp_param, sizeof(esp_param));
/***************Flash 读出数据***************/
system_param_load(0x7D, 0, &esp_param, sizeof(esp_param)); 四、Flash读写保护
4.1 Espressif Flash读写保护示例
4.1.1 实现原理
Espressif Flash 读写保护示例，使用 三个 sector（扇区）实现（每 sector 4KB），提供 4KB 的可靠存储空间。 将 sector 1 和 sector 2 作为数据 sector，轮流读写，始终分别存放“本次”数据和“前一次”数据， 确保了至少有一份数据存储安全；sector 3 作为 flag sector，标志最新的数据存储 sector。
保护机制如下：
- 初始上电时，数据存储在 sector 2 中，从 sector 2 中将数据读到 RAM。
- 第一次写数据时，将数据写入 sector 1。此时若突然掉电，sector 1写入失败，sector 2 & 3数据未改变；重新上电时，仍是从 sector 2 中 读取数据，不影响使用。
- 改写 sector 3，将标志置为 0，表示数据存于 sector 1。此时若突然掉电，sector 3 写入失败，sector 1 & 2 均存有一份完整数据；重新上电时，因 sector 3 无有效 flag，默认从 sector 2 中读取数据，则仍能正常使用，只是未能包含掉电前对 sector 1 写入的数据。
- 再一次写数据时，先从 sector 3 读取 flag，若 flag 为0，则上次数据存于 sector 1，此次应将数据写入 sector 2；若 flag 为非 0，则认为上次数据存于 sector 2，此次应将数据写入 sector 1。此时若写数据出错，请参考步骤 2、 3的说明，同理。
- 写入 sector 1（或 sector 2）完成后，才会写 sector 3，重置 flag。注意：只有数据扇区（sector 1或 sector 2）写完之后，才会写 flag sector（sector 3），这样即使 flag sector 写入出错，两个数据扇区都已存有完整数据内容，目前默认会读取 sector 2。
4.1.2 软件示例
在 IOT_Demo 中，使用 0x3C000 开始的 4 个 sector（每 sector 4KB），作为用户参数存储区。 其中 0x3D000、 0x3E000、 0x3F000 这 3 个 sector 实现了读写保护的功能，并存储了应用级参数 esp_platform_saved_param。
图中“有读写保护的存储区”， IOT_Demo 中建议调用 system_param_load 和 system_param_save_with_protect 进行读写。
system_param_load - 读 Flash 用户参数区数据
system_param_save_with_protect - 写 Flash 用户参数区数据
参数 struct esp_platform_saved_param 定义了目前乐鑫存储于 Flash 的用户应用级数据，用户只需将自己要存储的数据添加到结构体 struct esp_platform_saved_param 后面，调用上述两个函数进行 Flash 读写即可。
4.2 Flash读写保护参考一
方法： “轮流写入”+“首部记数”+“尾部校验”
占用空间： 2 个 sector，共计 8KB；提供 4KB 的带数据保护存储空间。
原理：
仍然 采用两个数据 sector 轮流写入来做备份数据保护，只是不再专门设立 flag sector。 记一个 counter，写入数据 sector 的首部，每次写入时计数加一，用记数比较来判别下一次应写入哪个 sector；在数据尾部加入校验码（CRC、checksum 等任一种校验方式），用以验证数据的完整性。
(1) 假设初次上电，数据存储在 sector A， sector A 的记数为初始值 0xFF，从 sector A 将数据读入 RAM。
(2) 第一次数据写入 sector B，则在 sector B 首部信息中记录 counter 为 1，尾部加入校验码。
(3) 再次写入数据时，先分别读取 sector A/B 的 counter 值进行比较，此次应当将数据写入 sector A， sector A 首部记录 counter 为 2，尾部加入校验码。
(4) 若发生突然掉电，当前正在写入的 sector 数据丢失，重新上电时，先比较 sector A/B 的 counter 值，读取 counter 值较大的完整 sector，根据 sector 尾部的校验码进行校验，当前 sector 数据是否可靠，若校验通过，则继续执行；若校验失败，则读取另一个 sector 的数据，校验，并执行。
4.3 Flash读写保护参考二
方法： “备份扇区”+“尾部校验”
占用空间： 2 个 sector，共计 8KB；提供 4KB 的带数据保护存储空间。
原理：
始终往 sector A 读写数据，每次写入时，同样写一遍 sector B 作为 sector A 的备份扇区，每个 sector 尾部均加入校验码（CRC、checksum等任一种校验方式）。
(1) 从 sector A 读取数据，并进行校验。
(2) 数据写入 sector A，尾部为校验码。
(3) sector A 写入完成后，同样的数据也写入 sector B 进行备份。
(4) 若发生突然掉电，当前正在写入的 sector 数据丢失，重新上电时，先从 sector A 读取数据，根据尾部的校验码进行校验，sector A 数据是否可靠，若校验通过，则继续执行；若校验失败，则读取 sector B 的数据，校验，并执行。
• 由 Leung 写于 2018 年 9 月 14 日
• 参考：《ESP8266 Flash 读写说明》[25l1]
《ESP8266 Non-OS SDK IoT_Demo 指南》[q878]
《ESP8266 Non-OS SDK API 参考》[7qq6]
《Esp8266 进阶之路24》
《ESP8266 Flash》