ESP8266学习笔记（2）——Flash读写
一、存储芯片W25Q系列
esp8266-12f
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
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
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：
1. 初始上电时，数据存储在 sector 2 中，从 sector 2 中将数据读到 RAM。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
4.2 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》《ESP8266 Non-OS SDK IoT_Demo 指南》《ESP8266 Non-OS SDK API 参考》
