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分区表#xff08;Partition Table#xff09;和 NVS#xff08;Non-Volatile Storage#xff09;是 ESP-IDF 中用于存储数据的两种不同机制。 分区表#xff08;Partition Table#xff09;#xff1a; 分区表定义了将 Flash 存储器划分为不同逻辑分…前言
分区表Partition Table和 NVSNon-Volatile Storage是 ESP-IDF 中用于存储数据的两种不同机制。 分区表Partition Table 分区表定义了将 Flash 存储器划分为不同逻辑分区的方式。每个分区都具有特定的大小、起始地址和类型可以用于存储不同类型的数据例如应用程序、文件系统、配置数据等。分区表是在编译时定义的通常由 partitions.csv 或 partitions_singleapp.csv 文件指定。这些文件描述了每个分区的信息如分区名称、大小、起始地址等。分区表在 ESP32 系统启动时被加载到内存中ESP-IDF 使用分区表来确定各个分区的位置和属性。通过分区表可以访问和管理不同分区中的数据。 NVSNon-Volatile Storage NVS 是一种轻量级的键值对存储系统用于在 Flash 存储器中保存和检索数据。它提供了一种简单的方式来存储应用程序的配置数据、状态信息等。NVS 使用了一个称为 nvs 的特定分区该分区被用作存储键值对数据的容器。每个键值对由一个唯一的键和相应的值组成。与其他分区不同NVS 分区不需要在分区表中显式声明。它是 ESP-IDF 自动创建和管理的特殊分区。通过 NVS API如 nvs_get()、nvs_set() 等应用程序可以对 NVS 进行读写操作方便地存储和检索数据。
总结
分区表定义了 Flash 存储器中不同分区的划分和属性用于存储各种类型的数据。NVS 是一种简单的键值对存储系统用于在 Flash 存储器中存储和检索数据它使用一个特定的分区。分区表和 NVS 是 ESP-IDF 中不同的存储机制用于不同的数据存储需求。分区表用于管理整个 Flash 存储器的划分而 NVS 则提供了一种简单的方式来存储和检索数据。 partition table 示例代码
#include string.h
#include assert.h
#include esp_partition.h
#include esp_log.hstatic const char *TAG partition_table---;void app_main(void)
{/** This example uses the partition table from ../partitions_example.csv. For reference, its contents are as follows:** nvs, data, nvs, 0x9000, 0x6000,* phy_init, data, phy, 0xf000, 0x1000,* factory, app, factory, 0x10000, 1M,* storage, data, , , 0x40000,*/
/*typedef struct {esp_flash_t* flash_chip; ! SPI flash chip on which the partition residesesp_partition_type_t type; ! partition type (app/data)esp_partition_subtype_t subtype; ! partition subtypeuint32_t address; ! starting address of the partition in flashuint32_t size; ! size of the partition, in byteschar label[17]; ! partition label, zero-terminated ASCII stringbool encrypted; ! flag is set to true if partition is encrypted} esp_partition_t;
*/// Find the partition map in the partition tableconst esp_partition_t *partition esp_partition_find_first(ESP_PARTITION_TYPE_DATA, ESP_PARTITION_SUBTYPE_ANY, storage); //三个参数分区类型、分区子类型和分区标签.在分区表中找到名为 storage 的分区assert(partition ! NULL);static char store_data[] ESP-IDF Partition Operations Example (Read, Erase, Write); //写入分区的数据static char read_data[sizeof(store_data)]; //存储从分区读取的数据。// Erase entire partitionmemset(read_data, 0xFF, sizeof(read_data));ESP_ERROR_CHECK(esp_partition_erase_range(partition, 0, partition-size)); //擦除整个分区。这里使用 memset() 函数将 read_data 数组填充为 0xFF表示将整个分区内容擦除。// Write the data, starting from the beginning of the partitionESP_ERROR_CHECK(esp_partition_write(partition, 0, store_data, sizeof(store_data))); //将 store_data 写入分区。这里将数据写入分区的起始位置大小为 sizeof(store_data)即存储数据的长度。ESP_LOGI(TAG, Written data: %s, store_data);// Read back the data, checking that read data and written data matchESP_ERROR_CHECK(esp_partition_read(partition, 0, read_data, sizeof(read_data))); //从分区中读取数据并通过 memcmp() 函数比较读取的数据和写入的数据是否相同。如果比较结果为 0则说明读取的数据与写入的数据一致assert(memcmp(store_data, read_data, sizeof(read_data)) 0);ESP_LOGI(TAG, Read data: %s, read_data);// Erase the area where the data was written. Erase size shoud be a multiple of SPI_FLASH_SEC_SIZE// and also be SPI_FLASH_SEC_SIZE alignedESP_ERROR_CHECK(esp_partition_erase_range(partition, 0, SPI_FLASH_SEC_SIZE)); //擦除之前写入的数据所占据的区域。这里擦除的大小为 SPI_FLASH_SEC_SIZE它需要是 SPI_FLASH_SEC_SIZE 的倍数并且与 SPI_FLASH_SEC_SIZE 对齐。// Read back the data (should all now be 0xFFs)memset(store_data, 0xFF, sizeof(read_data));ESP_ERROR_CHECK(esp_partition_read(partition, 0, read_data, sizeof(read_data))); //读取分区中的数据并通过比较来验证数据是否已被擦除全为 0xFF。assert(memcmp(store_data, read_data, sizeof(read_data)) 0);ESP_LOGI(TAG, Erased data);ESP_LOGI(TAG, Example end);
}partition table 运行结果 NVS库的使用
1.概述
非易失性存储Non-volatile storage 简称 NVS 乐鑫使用一套 NVS 库将键值对保存在 SPI flash 中。NVS 库可以使用 read、 write、 erase 的 API 操作 flash 的一部分 该库使用 data 类型和 nvs 子类型的所有分区。 应用程序可以使用 nvs_openAPI 选用 nvs 表中的分区或通过nvs_open_from_part API 指定其名称后使用其他分区。
2.NVS 可以保存的类型 无符号整型: uint8_t,uint16_t,uint32_t,uint64_t
有符号整型 int8_t, int16_t,int32_t,int64_t
字符串 必须以 0 结尾 因为需要知道字符串的长度 以便保存。
二进制数据 可变长。
暂不支持浮点数保存
字符串和二进制数据目前仅限于 1984 字节。 对于字符串 这包括空终止符.
3. NVS 的命名空间
为了缓解不同组件之间的密钥名称之间的潜在冲突 NVS 将每个键值对分配给一个名称空间 类似数据库中的表。 名称空间名称遵循与键名相同的规则 即最多 15 个字符。 命名空间名 称 在 nvs_open 或 nvs_open_from_part 调 用 中 指 定 。 随 后 调 用 的 nvs_read_* nvs_write_*和 nvs_commit 将返回不透明句柄。 这样 句柄与名称空间相关联 并且键名不会与其他名称空间中的相同名称相冲突。
在不同 NVS 分区中具有相同名称的名称空间被视为单独的名称空间。
4.NVS 优势
接口更加安全
相比较于 spi_flash_read 和 spi_flash_write 等接口, NVS 不直接操作 address. 对于终端用户而已, 更加安全.
例如: 应用复杂一点, 容易 spi_flash_write(address, src, size) 不小心写到同一个地址, 或地址写覆盖, 而导致长时间 debug
接口使用接近用户习惯
NVS 接口类似于电脑上操作文件一样:
打开文件(nvs_open), 写文件(nvs_set_xxx), 保存文件(nvs_commit), 关闭文件(nvs_close)
打开文件(nvs_open), 读取文件(nvs_get_xxx), 关闭文件(nvs_close)
擦写均衡, 使 flash 寿命更长
NVS 在操作少量数据上, NVS 分区更大时, 擦写均衡表现的更为明显.
例如: flash 一个 sector 为 4KB, NVS 分配大小为一个 sector, 写同一个 64 Bytes 数据到 flash, 分别比较 spi_flash_xxx 和 nvs 写 64 次
spi_flash_write: 每次写 flash 前, 需擦除 flash. 对应: 64 次擦除 flash, 64 次写 flash
nvs: nvs 内部有擦写均衡, 有标志位记录当前有效存储. 如第一次擦除 sector, 再写 sector 0-63 Byte, 第二次写 sector 64-127 Bytes, 第 64 次(4KB/64Bytes) 写完 sector 最后一个 64 Byte. 对应: 1 次擦除 flash, 64 次写 flash
这样 NVS 减少 64 倍擦除操作, 对 flash 寿命有较大提升.
在 NVS 分区更大, 存储信息少时, 表现的更为明显.
注意事项 ESP32_学习笔记一NVS的操作存储和读取大数组为什么存入数据成功读取却为零的原因_arduino esp32 定义最大数组-CSDN博客 5.api函数 esp_err_t nvs_flash_init void 初始化默认的NVS分区。
该API初始化默认的NVS分区。默认的NVS分区是在分区表中标记为“ nvs”的分区。
返回
如果存储已成功初始化则为ESP_OK。ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES如果NVS存储器不包含空页如果NVS分区被截断则可能发生如果在分区表中找不到带有标签“ nvs”的分区则为ESP_ERR_NOT_FOUND来自基础闪存存储驱动程序的错误代码之一 esp_err_t nvs_flash_init_partition(const char *partition_label) 初始化指定分区的NVS闪存。
返回
如果存储已成功初始化则为ESP_OK。ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES如果NVS存储器不包含空页如果NVS分区被截断则可能发生如果在分区表中找不到指定的分区则为ESP_ERR_NOT_FOUND来自基础闪存存储驱动程序的错误代码之一
参量
[in] partition_label分区的标签。不得超过16个字符。 esp_err_t nvs_flash_erase void 擦除默认的NVS分区。
擦除默认NVS分区带有标签“ nvs”的分区的所有内容。
注意
如果分区已初始化则此函数首先将其初始化。之后必须再次初始化分区才能使用。
返回
ESP_OK成功如果分区表中没有标记为“ nvs”的NVS分区则为ESP_ERR_NOT_FOUND万一取消初始化失败不应发生则会出现其他错误 esp_err_t nvs_set_i8(nvs_handle_thandle, const char *key, int8_t value) 给定键的设定值
给定其名称该功能家族为键设置值。请注意直到调用nvs_commit函数才会更新实际存储。
返回
ESP_OK如果值设置成功如果句柄已关闭或为NULL则为ESP_ERR_NVS_INVALID_HANDLEESP_ERR_NVS_READ_ONLY如果存储句柄被打开为只读如果键名不满足约束则为ESP_ERR_NVS_INVALID_NAMEESP_ERR_NVS_NOT_ENOUGH_SPACE如果基础存储中没有足够的空间来保存该值ESP_ERR_NVS_REMOVE_FAILED如果由于闪存写入操作失败而未更新该值。但是已写入该值并且只要闪存操作不会再次失败更新将在nvs重新初始化后完成。如果字符串值太长则为ESP_ERR_NVS_VALUE_TOO_LONG
参量
[in] handle从nvs_open函数获得的句柄。以只读方式打开的句柄不能使用。[in] key密钥名称。最大长度为NVS_KEY_NAME_MAX_SIZE-1个字符。不应该是空的。[in] value要设置的值。对于字符串最大长度包括空字符为4000字节。
esp_err_tnvs_set_u8(nvs_handle_thandle, const char *key, uint8_t value)
esp_err_tnvs_set_i16(nvs_handle_thandle, const char *key, int16_t value)
esp_err_tnvs_set_u16(nvs_handle_thandle, const char *key, uint16_t value)
esp_err_tnvs_set_i32(nvs_handle_thandle, const char *key, int32_t value)
esp_err_tnvs_set_u32(nvs_handle_thandle, const char *key, uint32_t value)
esp_err_tnvs_set_i64(nvs_handle_thandle, const char *key, int64_t value)
esp_err_tnvs_set_u64(nvs_handle_thandle, const char *key, uint64_t value)
esp_err_tnvs_set_str(nvs_handle_thandle, const char *key, const char *value) esp_err_tnvs_get_i8(nvs_handle_thandle, const char *key, int8_t *out_value)
获得给定密钥的价值
这些函数在给定键名的情况下检索键的值。如果键不存在或者请求的变量类型与设置值时使用的类型不匹配则返回错误。
发生任何错误时不会修改out_value。
所有函数都希望out_value是指向给定类型的已分配变量的指针。
// Example of using nvs_get_i32:
int32_t max_buffer_size 4096; // default value
esp_err_t err nvs_get_i32(my_handle, max_buffer_size, max_buffer_size);
assert(err ESP_OK || err ESP_ERR_NVS_NOT_FOUND);
// if ESP_ERR_NVS_NOT_FOUND was returned, max_buffer_size will still
// have its default value.
返回
ESP_OK如果成功检索到值ESP_ERR_NVS_NOT_FOUND如果请求的密钥不存在如果句柄已关闭或为NULL则为ESP_ERR_NVS_INVALID_HANDLE如果键名不满足约束则为ESP_ERR_NVS_INVALID_NAME如果长度不足以存储数据则输入ESP_ERR_NVS_INVALID_LENGTH
参量
[in] handle从nvs_open函数获得的句柄。[in] key密钥名称。最大长度为NVS_KEY_NAME_MAX_SIZE-1个字符。不应该是空的。out_value指向输出值的指针。对于nvs_get_str和nvs_get_blob可能为NULL在这种情况下将在length参数中返回所需的长度。
esp_err_t nvs_get_u8nvs_handle_t句柄constchar * keyuint8_t * out_value
esp_err_t nvs_get_i16nvs_handle_t句柄constchar * keyint16_t * out_value
esp_err_t nvs_get_u16nvs_handle_t句柄constchar * keyuint16_t * out_value
esp_err_t nvs_get_i32nvs_handle_t句柄constchar * keyint32_t * out_value
esp_err_t nvs_get_u32nvs_handle_t句柄constchar * keyuint32_t * out_value
esp_err_t nvs_get_i64nvs_handle_t句柄constchar * keyint64_t * out_value
esp_err_t nvs_get_u64nvs_handle_t句柄constchar * keyuint64_t * out_value
esp_err_tnvs_get_str(nvs_handle_thandle, const char *key, char *out_value, size_t *length)
获得给定密钥的价值
这些函数在给定键的情况下检索条目的数据。如果键不存在或者请求的变量类型与设置值时使用的类型不匹配则返回错误。
发生任何错误时不会修改out_value。
所有函数都希望out_value是指向给定类型的已分配变量的指针。
nvs_get_str和nvs_get_blob函数支持WinAPI样式的长度查询。要获取存储值所需的大小请使用零out_value和非零长度指针来调用nvs_get_str或nvs_get_blob。length参数指向的变量将设置为所需的长度。对于nvs_get_str此长度包括零终止符。当使用非零out_value调用nvs_get_str和nvs_get_blob时length必须非零并且必须指向out_value中可用的长度。建议将nvs_get / set_str用于零终止的C字符串将nvs_get / set_blob用于任意数据结构。
// Example (without error checking) of using nvs_get_str to get a string into dynamic array:
size_t required_size;
nvs_get_str(my_handle, server_name, NULL, required_size);
char* server_name malloc(required_size);
nvs_get_str(my_handle, server_name, server_name, required_size); // Example (without error checking) of using nvs_get_blob to get a binary data
into a static array:
uint8_t mac_addr[6];
size_t size sizeof(mac_addr);
nvs_get_blob(my_handle, dst_mac_addr, mac_addr, size);
返回
ESP_OK如果成功检索到值ESP_ERR_NVS_NOT_FOUND如果请求的密钥不存在如果句柄已关闭或为NULL则为ESP_ERR_NVS_INVALID_HANDLE如果键名不满足约束则为ESP_ERR_NVS_INVALID_NAME如果长度不足以存储数据则输入ESP_ERR_NVS_INVALID_LENGTH
参量
[in] handle从nvs_open函数获得的句柄。[in] key密钥名称。最大长度为NVS_KEY_NAME_MAX_SIZE-1个字符。不应该是空的。out_value指向输出值的指针。对于nvs_get_str和nvs_get_blob可能为NULL在这种情况下将在length参数中返回所需的长度。[inout] length指向保存out_value长度的变量的非零指针。如果out_value为零则将其设置为保持该值所需的长度。如果out_value不为零则将其设置为写入值的实际长度。对于nvs_get_str它包括零终止符。 esp_err_t nvs_openconstchar * namenvs_open_mode_t open_modenvs_handle_t * out_handle 从默认NVS分区打开具有给定名称空间的非易失性存储。
多个内部ESP-IDF和第三方应用程序模块可以将其键值对存储在NVS模块中。为了减少键名上的可能冲突每个模块可以使用其自己的名称空间。默认的NVS分区是在分区表中标记为“ nvs”的分区。
返回
ESP_OK如果存储句柄已成功打开如果未初始化存储驱动程序则为ESP_ERR_NVS_NOT_INITIALIZED如果找不到带有标签“ nvs”的分区则为ESP_ERR_NVS_PART_NOT_FOUNDESP_ERR_NVS_NOT_FOUND id名称空间尚不存在且模式为NVS_READONLY如果名称空间名称不满足约束条件则为ESP_ERR_NVS_INVALID_NAME基础存储驱动程序中的其他错误代码
参量
[in] name命名空间名称。最大长度为NVS_KEY_NAME_MAX_SIZE-1个字符。不应该是空的。[in] open_modeNVS_READWRITE或NVS_READONLY。如果为NVS_READONLY将打开一个只读句柄。该句柄将拒绝所有写请求。[out] out_handle如果成功返回码为零则将在此参数中返回handle。 esp_err_t nvs_commitnvs_handle_t handle 将所有未决的更改写入非易失性存储。
设置任何值后必须调用nvs_commit以确保将更改写入非易失性存储。各个实现可以在其他时间写入存储但这不能保证。
返回
ESP_OK如果更改已成功写入如果句柄已关闭或为NULL则为ESP_ERR_NVS_INVALID_HANDLE基础存储驱动程序中的其他错误代码
参量
[in] handle通过nvs_open获得的存储句柄。以只读方式打开的句柄不能使用。 void nvs_close(nvs_handle_thandle) 关闭存储句柄并释放所有分配的资源。
一旦不再使用nvs_open打开的每个句柄应调用该函数。关闭句柄可能不会自动将更改写入非易失性存储。必须使用nvs_commit函数明确地完成此操作。在句柄上调用此函数后将不再使用该句柄。
参量
[in] handle要关闭的存储句柄 NVS 示例代码
#include stdio.h
#include freertos/FreeRTOS.h
#include freertos/task.h
#include esp_system.h
#include nvs_flash.h
#include nvs.hvoid app_main(void)
{// Initialize NVSesp_err_t err nvs_flash_init();if (err ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || err ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) {// NVS partition was truncated and needs to be erased// Retry nvs_flash_initESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());err nvs_flash_init();}ESP_ERROR_CHECK( err );// Openprintf(\n);printf(Opening Non-Volatile Storage (NVS) handle... );nvs_handle_t my_handle;err nvs_open(storage, NVS_READWRITE, my_handle); //打开NVS存储并将句柄保存在my_handle变量中。STORAGE_NAMESPACE是NVS存储的命名空间if (err ! ESP_OK) {printf(Error (%s) opening NVS handle!\n, esp_err_to_name(err));} else {printf(Done\n);// Readprintf(Reading restart counter from NVS ... );int32_t restart_counter 0; // value will default to 0, if not set yet in NVSerr nvs_get_i32(my_handle, restart_counter, restart_counter); //从NVS中读取键为restart_counter的整数值并将结果保存在restart_counter变量中。
// err nvs_get_i32(my_handle, 132, restart_counter);switch (err) {case ESP_OK:printf(Done\n);printf(Restart counter %d\n, restart_counter);break;case ESP_ERR_NVS_NOT_FOUND:printf(The value is not initialized yet!\n);break;default :printf(Error (%s) reading!\n, esp_err_to_name(err));}// Writeprintf(Updating restart counter in NVS ... );restart_counter;err nvs_set_i32(my_handle, restart_counter, restart_counter); //将更新后的二进制数据写入 NVS 中。printf((err ! ESP_OK) ? Failed!\n : Done\n);// Commit written value.// After setting any values, nvs_commit() must be called to ensure changes are written// to flash storage. Implementations may write to storage at other times,// but this is not guaranteed.printf(Committing updates in NVS ... );err nvs_commit(my_handle); //提交已写入的值到 NVS 中。printf((err ! ESP_OK) ? Failed!\n : Done\n);// Closenvs_close(my_handle); //关闭 NVS 句柄。}printf(\n);// Restart modulefor (int i 10; i 0; i--) {printf(Restarting in %d seconds...\n, i);vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);}printf(Restarting now.\n);fflush(stdout);esp_restart();
}
NVS 运行结果
