1分区表
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3:link_to_translation:`en:[English]`
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5概述
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8每片 {IDF_TARGET_NAME} 的 flash 可以包含多个应用程序，以及多种不同类型的数据（例如校准数据、文件系统数据、参数存储数据等）。因此，我们在 flash 的 :ref:`默认偏移地址 <CONFIG_PARTITION_TABLE_OFFSET>` 0x8000 处烧写一张分区表。
9
10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。此外，如果芯片使能了 :doc:`安全启动 </security/secure-boot-v2>` 功能，则该分区表后还会保存签名信息。
11
12分区表中的每个条目都包括以下几个部分：Name（标签）、Type（app、data 等）、SubType 以及在 flash 中的偏移量（分区的加载地址）。
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14在使用分区表时，最简单的方法就是打开项目配置菜单（``idf.py menuconfig``），并在 :ref:`CONFIG_PARTITION_TABLE_TYPE` 下选择一个预定义的分区表：
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16-  "Single factory app, no OTA"
17-  "Factory app, two OTA definitions"
18
19在以上两种选项中，出厂应用程序均将被烧录至 flash 的 0x10000 偏移地址处。这时，运行 `idf.py partition-table` ，即可以打印当前使用分区表的信息摘要。
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21内置分区表
22------------
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24以下是 "Single factory app, no OTA" 选项的分区表信息摘要::
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26   # ESP-IDF Partition Table
27   # Name,   Type, SubType, Offset,  Size,   Flags
28   nvs,      data, nvs,     0x9000,  0x6000,
29   phy_init, data, phy,     0xf000,  0x1000,
30   factory,  app,  factory, 0x10000, 1M,
31
32-  flash 的 0x10000 (64 KB) 偏移地址处存放一个标记为 "factory" 的二进制应用程序，且启动加载器将默认加载这个应用程序。
33-  分区表中还定义了两个数据区域，分别用于存储 NVS 库专用分区和 PHY 初始化数据。
34
35以下是 "Factory app, two OTA definitions" 选项的分区表信息摘要::
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37  # ESP-IDF Partition Table
38  # Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
39  nvs,      data, nvs,     0x9000,  0x4000,
40  otadata,  data, ota,     0xd000,  0x2000,
41  phy_init, data, phy,     0xf000,  0x1000,
42  factory,  app,  factory, 0x10000,  1M,
43  ota_0,    app,  ota_0,   0x110000, 1M,
44  ota_1,    app,  ota_1,   0x210000, 1M,
45
46-  分区表中定义了三个应用程序分区，这三个分区的类型都被设置为 “app”，但具体 app 类型不同。其中，位于 0x10000 偏移地址处的为出厂应用程序（factory），其余两个为 OTA 应用程序（ota_0，ota_1）。
47-  新增了一个名为 “otadata” 的数据分区，用于保存 OTA 升级时需要的数据。启动加载器会查询该分区的数据，以判断该从哪个 OTA 应用程序分区加载程序。如果 “otadata” 分区为空，则会执行出厂程序。
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49创建自定义分区表
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51
52如果在 ``menuconfig`` 中选择了 “Custom partition table CSV”，则还需要输入该分区表的 CSV 文件在项目中的路径。CSV 文件可以根据需要，描述任意数量的分区信息。
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54CSV 文件的格式与上面摘要中打印的格式相同，但是在 CSV 文件中并非所有字段都是必需的。例如下面是一个自定义的 OTA 分区表的 CSV 文件::
55
56   # Name,   Type, SubType,  Offset,   Size,  Flags
57   nvs,      data, nvs,      0x9000,  0x4000
58   otadata,  data, ota,      0xd000,  0x2000
59   phy_init, data, phy,      0xf000,  0x1000
60   factory,  app,  factory,  0x10000,  1M
61   ota_0,    app,  ota_0,    ,         1M
62   ota_1,    app,  ota_1,    ,         1M
63   nvs_key,  data, nvs_keys, ,        0x1000
64
65-  字段之间的空格会被忽略，任何以 ``#`` 开头的行（注释）也会被忽略。
66-  CSV 文件中的每个非注释行均为一个分区定义。
67-  每个分区的 ``Offset`` 字段可以为空，``gen_esp32part.py`` 工具会从分区表位置的后面开始自动计算并填充该分区的偏移地址，同时确保每个分区的偏移地址正确对齐。
68
69Name 字段
70~~~~~~~~~
71
72Name 字段可以是任何有意义的名称，但不能超过 16 个字符（之后的内容将被截断）。该字段对 {IDF_TARGET_NAME} 并不是特别重要。
73
74Type 字段
75~~~~~~~~~
76
77Type 字段可以指定为 app (0x00) 或者 data (0x01)，也可以直接使用数字 0-254（或者十六进制 0x00-0xFE）。注意，0x00-0x3F 不得使用（预留给 esp-idf 的核心功能）。
78
79如果您的应用程序需要以 ESP-IDF 尚未支持的格式存储数据，请在 0x40-0xFE 内添加一个自定义分区类型。
80
81参考 :cpp:type:`esp_partition_type_t` 关于 ``app``和 ``data`` 分区的枚举定义。
82
83如果用 C++ 编写，那么指定一个应用程序定义的分区类型，需要在 :cpp:type:`esp_partition_type_t` 中使用整数，从而与 :ref:`分区 API<api-reference-partition-table>` 一起使用。例如::
84
85    static const esp_partition_type_t APP_PARTITION_TYPE_A = (esp_partition_type_t)0x40;
86
87注意，启动加载器将忽略 ``app`` (0x00) 和 ``data`` (0x01) 以外的其他分区类型。
88
89SubType 字段
90~~~~~~~~~~~~
91
92SubType 字段长度为 8 bit，内容与具体分区 Type 有关。目前，esp-idf 仅仅规定了 “app” 和 “data” 两种分区类型的子类型含义。
93
94参考 :cpp:type:`esp_partition_subtype_t`，以了解 ESP-IDF 定义的全部子类型列表，包括：
95
96* 当 Type 定义为 ``app`` 时，SubType 字段可以指定为 ``factory`` (0x00)、 ``ota_0`` (0x10) … ``ota_15`` (0x1F) 或者 ``test`` (0x20)。
97
98   -  ``factory`` (0x00) 是默认的 app 分区。启动加载器将默认加载该应用程序。但如果存在类型为 data/ota 分区，则启动加载器将加载 data/ota 分区中的数据，进而判断启动哪个 OTA 镜像文件。
99
100      -  OTA 升级永远都不会更新 factory 分区中的内容。
101      -  如果您希望在 OTA 项目中预留更多 flash，可以删除 factory 分区，转而使用 ota_0 分区。
102
103   -  ota_0 (0x10) … ota_15 (0x1F) 为 OTA 应用程序分区，启动加载器将根据 OTA 数据分区中的数据来决定加载哪个 OTA 应用程序分区中的程序。在使用 OTA 功能时，应用程序应至少拥有 2 个 OTA 应用程序分区（``ota_0`` 和 ``ota_1``）。更多详细信息，请参考 :doc:`OTA 文档 </api-reference/system/ota>` 。
104   -  ``test`` (0x20) 为预留的子类型，用于工厂测试流程。如果没有其他有效 app 分区，test 将作为备选启动分区使用。也可以配置启动加载器在每次启动时读取 GPIO，如果 GPIO 被拉低则启动该分区。详细信息请查阅 :ref:`bootloader_boot_from_test_firmware`。
105
106* 当 Type 定义为 ``data`` 时，SubType 字段可以指定为 ``ota`` (0x00)、``phy`` (0x01)、``nvs`` (0x02)、``nvs_keys`` (0x04) 或者其他组件特定的子类型（请参考 :cpp:type:`子类型枚举 <esp_partition_subtype_t>`).
107
108   -  ``ota`` (0) 即 :ref:`OTA 数据分区 <ota_data_partition>` ，用于存储当前所选的 OTA 应用程序的信息。这个分区的大小需要设定为 0x2000。更多详细信息，请参考 :doc:`OTA 文档 <../api-reference/system/ota>` 。
109   -  ``phy`` (1) 分区用于存放 PHY 初始化数据，从而保证可以为每个设备单独配置 PHY，而非必须采用固件中的统一 PHY 初始化数据。
110
111      -  默认配置下，phy 分区并不启用，而是直接将 phy 初始化数据编译至应用程序中，从而节省分区表空间（直接将此分区删掉）。
112      -  如果需要从此分区加载 phy 初始化数据，请打开项目配置菜单（``idf.py menuconfig``），并且使能 :ref:`CONFIG_ESP_PHY_INIT_DATA_IN_PARTITION` 选项。此时，您还需要手动将 phy 初始化数据烧至设备 flash（esp-idf 编译系统并不会自动完成该操作）。
113   -  ``nvs`` (2) 是专门给 :doc:`非易失性存储 (NVS) API <../api-reference/storage/nvs_flash>` 使用的分区。
114
115      -  用于存储每台设备的 PHY 校准数据（注意，并不是 PHY 初始化数据）。
116      -  用于存储 Wi-Fi 数据（如果使用了 :doc:`esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_FLASH) <../api-reference/network/esp_wifi>` 初始化函数）。
117      -  NVS API 还可以用于其他应用程序数据。
118      -  强烈建议您应为 NVS 分区分配至少 0x3000 字节空间。
119      -  如果使用 NVS API 存储大量数据，请增加 NVS 分区的大小（默认是 0x6000 字节）。
120   -  ``nvs_keys`` (4) 是 NVS 秘钥分区。详细信息，请参考 :doc:`非易失性存储 (NVS) API <../api-reference/storage/nvs_flash>` 文档。
121
122      -  用于存储加密密钥（如果启用了 `NVS 加密` 功能）。
123      -  此分区应至少设定为 4096 字节。
124
125  - ESP-IDF 还支持其它预定义的子类型用于数据存储，包括 :doc:`FAT 文件系统 </api-reference/storage/fatfs>` (:cpp:enumerator:`ESP_PARTITION_SUBTYPE_DATA_FAT`), :doc:`SPIFFS </api-reference/storage/spiffs>` (:cpp:enumerator:`ESP_PARTITION_SUBTYPE_DATA_SPIFFS`) 等。
126
127  其它数据子类型已预留给 esp-idf 未来使用。
128
129* 如果分区类型是由应用程序定义的任意值（0x40-0xFE），那么 ``subtype`` 字段可以是由应用程序选择的任何值（0x00-0xFE）。
130
131请注意如果用 C++ 编写，应用程序定义的子类型值需要转换为 :cpp:type:`esp_partition_type_t`，从而与 :ref:`分区 API<api-reference-partition-table>` 一起使用。
132
133Offset 和 Size 字段
134~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
135
136分区若偏移地址为空，则会紧跟着前一个分区之后开始；若为首个分区，则将紧跟着分区表开始。
137
138app 分区的偏移地址必须要与 0x10000 (64K) 对齐，如果将偏移字段留空，``gen_esp32part.py`` 工具会自动计算得到一个满足对齐要求的偏移地址。如果 app 分区的偏移地址没有与 0x10000 (64K) 对齐，则该工具会报错。
139
140app 分区的大小和偏移地址可以采用十进制数、以 0x 为前缀的十六进制数，且支持 K 或 M 的倍数单位（分别代表 1024 和 1024*1024 字节）。
141
142如果您希望允许分区表中的分区采用任意起始偏移量 (:ref:`CONFIG_PARTITION_TABLE_OFFSET`)，请将分区表（CSV 文件）中所有分区的偏移字段都留空。注意，此时，如果您更改了分区表中任意分区的偏移地址，则其他分区的偏移地址也会跟着改变。这种情况下，如果您之前还曾设定某个分区采用固定偏移地址，则可能造成分区表冲突，从而导致报错。
143
144Flags 字段
145~~~~~~~~~~
146
147当前仅支持 ``encrypted`` 标记。如果 Flags 字段设置为 ``encrypted``，且已启用 :doc:`Flash 加密 </security/flash-encryption>` 功能，则该分区将会被加密。
148
149.. note::
150
151   ``app`` 分区始终会被加密，不管 Flags 字段是否设置。
152
153生成二进制分区表
154----------------
155
156烧写到 {IDF_TARGET_NAME} 中的分区表采用二进制格式，而不是 CSV 文件本身。此时，:component_file:`partition_table/gen_esp32part.py` 工具可以实现 CSV 和二进制文件之间的转换。
157
158如果您在项目配置菜单（``idf.py menuconfig``）中设置了分区表 CSV 文件的名称，然后构建项目或执行 ``idf.py partition-table``。这时，转换将在编译过程中自动完成。
159
160手动将 CSV 文件转换为二进制文件::
161
162   python gen_esp32part.py input_partitions.csv binary_partitions.bin
163
164手动将二进制文件转换为 CSV 文件::
165
166   python gen_esp32part.py binary_partitions.bin input_partitions.csv
167
168在标准输出（stdout）上，打印二进制分区表的内容（运行  ``idf.py partition-table`` 时展示的信息摘要也是这样生成的）::
169
170   python gen_esp32part.py binary_partitions.bin
171
172分区大小检查
173---------------------
174
175ESP-IDF 构建系统将自动检查生成的二进制文件大小与可用的分区大小是否匹配，如果二进制文件太大，则会构建失败并报错。
176
177目前会对以下二进制文件进行检查：
178
179* 引导加载程序的二进制文件的大小要适合分区表前的区域大小（分区表前的区域都分配给了引导加载程序），具体请参考 :ref:`bootloader-size`。
180* 应用程序二进制文件应至少适合一个 “app" 类型的分区。如果不适合任何应用程序分区，则会构建失败。如果只适合某些应用程序分区，则会打印相关警告。
181
182.. note::
183
184   即使分区大小检查返回错误并导致构建失败，仍然会生成可以烧录的二进制文件（它们对于可用空间来说过大，因此无法正常工作）。
185
186.. note::
187
188   只有在使用 CMake 构建系统时才会对构建系统二进制文件大小进行检查。如果使用传统的 GNU Make 构建系统时，则可以手动检查文件大小，或在启动时会产生错误记录。
189
190MD5 校验和
191~~~~~~~~~~
192
193二进制格式的分区表中含有一个 MD5 校验和。这个 MD5 校验和是根据分区表内容计算的，可在设备启动阶段，用于验证分区表的完整性。
194
195.. only:: esp32
196
197   用户可通过 ``gen_esp32part.py`` 的 ``--disable-md5sum`` 选项或者 :ref:`CONFIG_PARTITION_TABLE_MD5` 选项关闭 MD5 校验。对于 :ref:`ESP-IDF v3.1 版本前的引导加载程序 <CONFIG_ESP32_COMPATIBLE_PRE_V3_1_BOOTLOADERS>`，因为它不支持 MD5 校验，所以无法正常启动并报错 ``invalid magic number 0xebeb``，此时用户可以使用此选项关闭 MD5 校验。
198
199.. only:: not esp32
200
201    用户可通过 ``gen_esp32part.py`` 的 ``--disable-md5sum`` 选项或者 :ref:`CONFIG_PARTITION_TABLE_MD5` 选项关闭 MD5 校验。
202
203
204烧写分区表
205----------
206
207-  ``idf.py partition-table-flash`` ：使用 esptool.py 工具烧写分区表。
208-  ``idf.py flash`` ：会烧写所有内容，包括分区表。
209
210在执行 ``idf.py partition-table`` 命令时，手动烧写分区表的命令也将打印在终端上。
211
212.. note::
213
214   分区表的更新并不会擦除根据旧分区表存储的数据。此时，您可以使用 ``idf.py erase-flash`` 命令或者 ``esptool.py erase_flash`` 命令来擦除 flash 中的所有内容。
215
216
217分区工具 (parttool.py)
218----------------------
219
220`partition_table` 组件中有分区工具 :component_file:`parttool.py<partition_table/parttool.py>`，可以在目标设备上完成分区相关操作。该工具有如下用途：
221
222  - 读取分区，将内容存储到文件中 (read_partition)
223  - 将文件中的内容写至分区 (write_partition)
224  - 擦除分区 (erase_partition)
225  - 检索特定分区的名称、偏移、大小和 flag（“加密”） 标志等信息 (get_partition_info)
226
227用户若想通过编程方式完成相关操作，可从另一个 Python 脚本导入并使用分区工具，或者从 Shell 脚本调用分区工具。前者可使用工具的 Python API，后者可使用命令行界面。
228
229Python API
230~~~~~~~~~~~
231
232首先请确保已导入 `parttool` 模块。
233
234.. code-block:: python
235
236  import sys
237  import os
238
239  idf_path = os.environ["IDF_PATH"]  # 从环境中获取 IDF_PATH 的值
240  parttool_dir = os.path.join(idf_path, "components", "partition_table")  # parttool.py 位于 $IDF_PATH/components/partition_table 下
241
242  sys.path.append(parttool_dir)  # 使能 Python 寻找 parttool 模块
243  from parttool import *  # 导入 parttool 模块内的所有名称
244
245要使用分区工具的 Python API，第一步是创建 `ParttoolTarget`：
246
247.. code-block:: python
248
249  # 创建 partool.py 的目标设备，并将目标设备连接到串行端口 /dev/ttyUSB1
250  target = ParttoolTarget("/dev/ttyUSB1")
251
252现在，可使用创建的 `ParttoolTarget` 在目标设备上完成操作：
253
254.. code-block:: python
255
256  # 擦除名为 'storage' 的分区
257  target.erase_partition(PartitionName("storage"))
258
259  # 读取类型为 'data'、子类型为 'spiffs' 的分区，保存至文件 'spiffs.bin'
260  target.read_partition(PartitionType("data", "spiffs"), "spiffs.bin")
261
262  # 将 'factory.bin' 文件的内容写至 'factory' 分区
263  target.write_partition(PartitionName("factory"), "factory.bin")
264
265  # 打印默认启动分区的大小
266  storage = target.get_partition_info(PARTITION_BOOT_DEFAULT)
267  print(storage.size)
268
269使用 `PartitionName`、`PartitionType` 或 PARTITION_BOOT_DEFAULT 指定要操作的分区。顾名思义，这三个参数可以指向拥有特定名称的分区、特定类型和子类型的分区或默认启动分区。
270
271更多关于 Python API 的信息，请查看分区工具的代码注释。
272
273命令行界面
274~~~~~~~~~~
275
276`parttool.py` 的命令行界面具有如下结构：
277
278.. code-block:: bash
279
280  parttool.py [command-args] [subcommand] [subcommand-args]
281
282  - command-args - 执行主命令 (parttool.py) 所需的实际参数，多与目标设备有关
283  - subcommand - 要执行的操作
284  - subcommand-args - 所选操作的实际参数
285
286.. code-block:: bash
287
288  # 擦除名为 'storage' 的分区
289  parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" erase_partition --partition-name=storage
290
291  # 读取类型为 'data'、子类型为 'spiffs' 的分区，保存到 'spiffs.bin' 文件
292  parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" read_partition --partition-type=data --partition-subtype=spiffs --output "spiffs.bin"
293
294  # 将 'factory.bin' 文件中的内容写入到 'factory' 分区
295  parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" write_partition --partition-name=factory "factory.bin"
296
297  # 打印默认启动分区的大小
298  parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" get_partition_info --partition-boot-default --info size
299
300更多信息可用 `--help` 指令查看：
301
302.. code-block:: bash
303
304  # 显示可用的子命令和主命令描述
305  parttool.py --help
306
307  # 显示子命令的描述
308  parttool.py [subcommand] --help
309
310.. _secure boot: security/secure-boot-v1.rst
311