esp32-idf spiffs以及文件镜像于烧录

一.SPIFFS介绍

SPIFFS（Serial Peripheral Interface Flash File System）是一个为 SPI NOR 闪存设计的嵌入式文件系统，专为资源受限的嵌入式系统优化。它被广泛应用于 ESP32/ESP8266 等 IoT 设备中管理非易失性存储数据
主要应用场景：
1.配置文件存储：保存 Wi-Fi 凭证、设备参数等关键配置信息
2.Web资源驻留：存储网页模板、JavaScript/CSS 文件等 HTTP 服务器资源2
3.日志记录：记录设备运行状态和异常信息（最多支持 4096 个独立日志文件）
4.OTW更新支撑：作为空中固件更新时的临时存储区域

二.esp32-s3里的存储

我们可以看到在ESP32-S3芯片设计里主要的存储部分有两个，一个是flash，另一个是PSRAM。
这两个接口都是通过spi接口来进行访问的。

ESP32-S3的ROM，RAM，FLASH

而spiffs是主要作用在flash里的一个轻量级文件系统。就可以实现和fatfs文件系统类似的功能，可以在flash里读写和创建文件。在esp32-s3里flash里的容量高达16MB，所以这里可以存入一些我们日常使用的字库文件等。

三.分区表

提到flash就不得不提到分区表。ESP32-S3 的 Flash 存储器，它被划分为多个分区，每个分区都有特定的用途。而Flash分区表它定义了 Flash 存储器的布局。Flash 分区表中的每个条目都描述了一个分区的属性，包括其在 Flash 中的位置（偏移量）、大小、类型、以及其他一些属性。
述以官方例程里面的分区表进行描述。

# ESP-IDF Partition Table
# Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
nvs,      data, nvs,     0x9000,  0x4000,
otadata,  data, ota,     0xd000,  0x2000,
phy_init, data, phy,     0xf000,  0x1000,
factory,  app,  factory, 0x10000,  1M,
ota_0,    app,  ota_0,   0x110000, 1M,
ota_1,    app,  ota_1,   0x210000, 1M,

• partition_tables 分区：存储描述flash信息里的分区表。
• nvs分区：非易失性存储 (NVS) 库，主要用于在 flash 中存储键值格式的数据，也就是可以存入一些想要掉电不丢失的数据
• otadata 分区：记录启动信息，描述启动具体哪一个OTA分区
• phy_init 分区：用于存储芯片的PHY有关数据，芯片网络有关数据存放在此分区
• factory 分区：工厂程序分区，通过串口烧录在芯片内的第一个出厂程序
• ota_0 分区：OTA升级的程序分区
• ota_1分区：OTA升级的程序分区

分区表的结构

根据官方文档所说

分区表的长度为0xC00字节，最多可以保存95条分区表条目。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。因此，分区表占据了一个整个的闪存扇区，大小为0x1000（4KB）。结果是，任何在其后的分区必须至少位于(默认偏移量)+0x1000的位置。
分区表中的每个条目都有一个名称（标签）、类型（应用、数据或其他内容）、子类型和加载分区的闪存中的偏移量。

3.1 分区表操作指南

我们可以使用指令idf.py partition-table 查看当前的分区表以及每个区的空间大小

当然我们也可也自己来定义分区表

我们可以自己定义一个csv后缀的文件。

# Name,     Type,     SubType,     Offset,     Size,     Flags
  nvs,      data,     nvs,         0x9000,     0x6000,   ,
  phy_init, data,     phy,         0xf000,     0x1000,   ,
  factory,  app,      factory,     0x10000,    0x1F0000, ,
  vfs,      data,     fat,         0x200000,   0xA00000, ,
  storage,  data,     spiffs,      0xc00000,   0x400000, ,

我们比较要注意的就是subtype，这个决定了你这个区的作用，例如创建了一个名为storage的分区，subtype为spiffs，这就代表storage这个区被作用为spiffs文件系统，地址为0xc00000，大小是0x400000，也就是4MB。

这里提一下vfs虚拟文件系统

虚拟文件系统 (VFS) 组件为驱动程序提供一个统一接口，可以操作类文件对象。这类驱动程序可以是 FAT、SPIFFS 等真实文件系统，也可以是提供文件类接口的设备驱动程序。
我们发现，每个文件系统的函数可能都不太一样，如果我们有频繁切换文件系统的要求，这样就会非常不方便，因此我们引入虚拟文件系统vfs这个概念。
我们只需要实现vfs规定函数的功能，这样无论是哪个系统，我们只需要调用vfs虚拟文件系统的接口就可以实现了。
所以，vfs区存储的就是实现vfs虚拟文件系统的一些代码。

四.外部文件烧入的spiffs里

每次通过程序代码去保存和修改文件也太麻烦了，那么有没有一种工具，可以直接向开发板中传文件呢？方式是有的，我们只需要每次镜像一份spiffs文件系统，然后填充我们要存放的文件，最后之间烧入到flash里就可以了。

在这里我参考的是点我这篇文章。主要有两种实现方式

4.1spiffsgen.py 工具

SPIFFS 提供了一个 Python 工具 spiffsgen.py，用于从主机文件夹内容生成文件系统镜像。使用方法就两步。

PIFFS 提供了一个 Python 工具 spiffsgen.py，用于从主机文件夹内容生成文件系统镜像。使用方法就两步。

这个方式我没实现成功，故在此不多介绍，可以之间看我给出的链接

4.2spiffs_create_partition_image 命令

spiffs_create_partition_image 同样一个用于将文件系统中的文件打包成 SPIFFS 镜像并烧录到 ESP32 闪存中的命令，可以在程序烧录阶段一同将自定义的SPIFFS 文件镜像烧录到开发板。我们只需要在main/cmakelists.txt配置这个命令就可以在烧入时将我们资源之间烧入到spiffs里

spiffs_create_partition_image(my_spiffs_partition my_folder FLASH_IN_PROJECT)

• my_spiffs_partition :分区名
• my_folder：资源路径
• FLASH_IN_PROJECT：表示烧入到flash里

这是官方的介绍

例如我们现在有一个storage文件夹的资源

我们只需要在main/cmakelists.txt配置一句4.2spiffs_create_partition_image 就可以在烧录时同步将资源一块烧入到spiffts里
最后的输出结果