ESP系列杂谈（一）： eFuse 简介

eFuse 是芯片中一块特殊的存储空间，它内部由熔丝相互连接。当流经的电流达到一定程度时，熔丝会被烧断，该位的值会改变。

熔丝熔断是单向的、不可恢复的。因此 eFuse 的值只能被烧写一次，只能由 0 变到 1。在烧写 eFuse 的时候，一定要十分小心，也要注意避免静电、高温等情况，以防 eFuse 被打坏。

乐鑫的芯片类型主要分为以下两类：ESP8266 系列和 ESP32 系列。

• ESP8266 系列包括：ESP8266、ESP8285；
• ESP32 系列包括：ESP32-D0WDQ6、ESP32-D0WD、ESP32-D2WD、ESP32-D0WDXMM、ESP8689、ESP32-PICO-D2、ESP32-PICO-D4、ESP32-PICO-D4XM。

注：由于 ESP8266 系列的芯片只有 1 个 bit 标识版本区别，ESP32 系列的芯片也只有几个 bit 标识版本区别，接下来的讨论会以 ESP8266 和 ESP32 为例，来介绍这两种芯片的 eFuse。

---

1. ESP8266 EFUSE 结构

ESP8266 的 EFUSE 大小为 128 bits。主要有两种结构：

1. 通用结构：最常用的 eFuse 结构；
2. 用户定制结构：在通用结构的基础上，用户自行烧写自定义的MAC 地址。

1.1 通用结构

eFuse_bit 位	bit 数	字段	检察规则
[127:124][3:0]	[7:0]	digital_use	必须为 0
[123:122]	[1:0]	flash	不需检查
[121]	[0]	SIP	SIP 封装为 1，非 SIP 封装为 0
[120]	[0]	User_MAC	必须为 0
[119:96]	[23:0]	mac_h	MAC 地址高 24 bit，不检查
[95:88]	[7:0]	mac_h_crc	需等于 mac_h 字段的 crc8 值
[87:80]	[7:0]	reverse_1	必须为 0
[79:76]	[3:0]	flag_1	必须为 10 或 11
[75:60]	[15:0]	reverse_2	必须为 0
[59:56]	[3:0]	version	必须为 2
[55:48]	[7:0]	mac_map	必须为 0
[47:24]	[23:0]	mac_l	MAC 地址低 24 bit，不检查
[23:16]	[7:0]	crc8	等于 MAC 映射和 mac_l 的 crc8 值
[15:5]	[10:0]	reverse_3	必须为 0
[4]	[0]	flag_3	ESP8285 为 1，其他为 0

1.2 用户定制结构

用户可以将通用结构中的保留位，用来定制烧写 MAC 地址。

eFuse_bit 位	bit 数	字段	检察规则
[127:124][3:0]	[7:0]	digital_use	必须为0
[123:122]	[1:0]	flash	ESP8266 必须为 0，SIP 及 ESP8285 不为 0
[120]	[0]	User_MAC	标志位，必须为 1
[119:96]	[23:0]	mac_h	MAC 地址高 24 bit，不检查
[95:88]	[7:0]	mac_h_crc	需等于 mac_h 字段的 crc8 值
[87:80]	[23:16]	user_mac	不检查
[79:76]	[3:0]	flag_1	必须为 10 或 11
[75:60]	[15:0]	user_mac	不检查
[59:56]	[3:0]	version	必须为 2
[55:48]	[7:0]	mac_map	必须为 0
[47:24]	[23:0]	mac_l	MAC 地址低 24 bit，不检查
[23:16]	[7:0]	crc8	等于 MAC 映射和 mac_l 的 crc8 值
[15:8]	[7:0]	user_mac_crc8	需等于用户定制 MAC（24bit） 的 crc8 值
[7:6]	[1:0]	user_mac_map	用户定制 MAC 地址高 24 bit，不检查
[5]	[0]	reserve_3	必须为 0
[4]	[0]	flag_3	ESP8285 为 1，其他为 0

1.4 ESP8266 与 ESP8285 的区别

ESP8266 与 ESP8285 的区别在于，ESP8285 内置了 1 MB 的 flash，可以节省模组上的空间。
这两种芯片在 eFuse 中几乎完全一样，只有一个 bit4（新版）/ bit80 （旧版） 标识了该芯片是 ESP8266 或是 ESP8285。

---

2. ESP32 eFuse 结构

ESP32 的 eFuse 大小比 ESP8266 大出很多，为 256 bit * 4，分为 4 个 BLOCK 存放 eFuse 信息。

BLOCK1-3 都由 8 个 WORD 组成，BLOCK0 由 7 个 WORD 组成，每个 WORD 大小为 32 bit，共计 256 bit。

2.1 BLOCK0

ESP32 芯片相关的信息时存放在 BLOCK0 中的。

当前对于 ESP32 eFuse 的检查，仅限于 MAC 地址和芯片类型的校验。

BLOCK0 中的 WORD1 和 WORD2 存放的就是 ESP32 的 MAC 地址与 CRC 值。

• WORD1 中存放的是 MAC 地址的低 32 bit；
• WORD2 中的 [15:0] 存放的是 MAC 地址的高 16 bit；
• WORD2 中的 [23:16] 存放的是 CRC8 的值。

WORD3 的部分存放的是芯片类型标识。

• WORD3 中的 [2] 存放的是 32pad 标识
• WORD3 中的 [15] 存放的是 eco 标识
• WORD3 中的 [11:9] 存放的是 version

注：eco 标识了芯片是否针对 PSRAM 进行过工厂返工。如果 eco 为 1，则芯片名称需要以 ‘E’ 结尾。

具体区分如下表：

Device Name	Description	32pad	version
ESP32-D0WDQ6	Original ESP32; 6*6 QFN48	0	0
ESP32-D0WD	Original ESP32; 5*5 QFN48	0	1
ESP32-D2WD	Original ESP32; 5*5 QFN48; 2MB ISSI flash	0	2
ESP32-D0WDXM	Original ESP32 ;5*5 QFN48 ;customized efuse	0	3
ESP8689	Original ESP32; 5*5 QFN32	1	0
ESP32-PICO-D2	Original ESP32 SIP; 7*7 LGA49; 2MB ISSI Flash	0	4
ESP32-PICO-D4	Original ESP32 SIP; 7*7 LGA49; 4MB Flash(GD/MX)	0	5
ESP32-PICO-D4XM	Original ESP32 SIP; 7*7 LGA49; 4MB Flash(GD/MX)	0	6

2.2 BLOCK1 & BLOCK2

这两个 BLOCK 存放的是加密相关的信息。如果启用了 flash 加密，会将密钥放在其中，且一旦打开了 flash 加密功能，BLOCK1 和 BLOCK2 就启用了读写保护，只能读出全 0 数据，无法知道实际的数据。

2.3 BLOCK3

BLOCK3 可支持用户烧写定制 MAC 地址。

eFuse_bit 位	bit 数	字段	检察规则
[184]	[0]	flag	若烧写定制 mac，则为 1
[183:72]	[111:0]	reserve	不检查
[71:8]	[63:0]	mac	进行过4/3编码的mac地址，不检查
[7:0]	[7:0]	mac_crc8	需等于 mac 地址的 crc8 值

---

3. ESP eFuse 使用

espefuse.py 是用于读取 ESP32 eFuse 的工具。

开头的 eFuses 详细介绍了 ESP32 完整的 BLOCK0 构成。还包括了很多对 eFuse 操作的方法：

• dump：读取全 eFuse；
• burn_efuse：烧写 eFuse 的某个 WORD；
• read_protect_efuse：对某个 WORD 读保护；
• write_protect_efuse：对某个 WORD 写保护；
• burn_key：烧写加密的密钥；
• and so on

调用参数与 esptool.py 接近。

例：如果需要查看 ESP32 的 eFuse，输入--port comX dump，可以得到如下反馈：

espefuse.py v2.2-dev
Connecting.....
EFUSE block 0:
00020100 a445b5f4 003730ae 00008000 00000034 00000000 00000054
EFUSE block 1:
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
EFUSE block 2:
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
EFUSE block 3:
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

如果要查看 efuse 信息，可以在终端输入 espefuse.py --port /dev/ttyUSB0 summary。