由 Arduino IDE 执行的 ESP32 flash 命令似乎会刷新两个引导加载程序文件:偏移量 boot_app0.bin
处的 0xe000
和偏移量 bootloader_dio_80m.bin
处的 0x1000
。我想知道这两个引导加载程序文件实际上是做什么的,以及为什么有两个。下面我提供更多信息。
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背景
我是为微控制器开发新的免费 IDE 的团队的一员:Embeetle IDE。我们计划在不久的将来支持 ESP32 微控制器系列。因此,我现在正在研究 ESP32 构建系统 - ESP-IDF
工具和 ESP32 项目的 Arduino IDE 方法。
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ESP32 项目的 Arduino IDE flash 程序
构建 .elf
文件后,Arduino IDE 启动命令将其转换为二进制文件:
python esptool.py --chip esp32 elf2image
--flash_mode dio
--flash_freq 80m
--flash_size 4MB
-o /tmp/arduino_build_852524/WiFiScan.ino.bin
/tmp/arduino_build_852524/WiFiScan.ino.elf
最后,这个 WiFiScan.ino.bin
文件连同两个引导加载程序文件和分区表一起被闪存到板上:
python esptool.py --chip esp32
--port /dev/ttyUSB0
--baud 921600
--before default_reset
--after hard_reset write_flash
-z
--flash_mode dio
--flash_freq 80m
--flash_size detect
0xe000 ~/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/1.0.6/tools/partitions/boot_app0.bin
0x1000 ~/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/1.0.6/tools/sdk/bin/bootloader_dio_80m.bin
0x10000 /tmp/arduino_build_852524/WiFiScan.ino.bin
0x8000 /tmp/arduino_build_852524/WiFiScan.ino.partitions.bin
Arduino IDE 使用的默认分区表如下所示(csv 格式):
# Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags
nvs, data, nvs, 0x9000, 0x5000,
otadata, data, ota, 0xe000, 0x2000,
app0, app, ota_0, 0x10000, 0x140000,
app1, app, ota_1, 0x150000,0x140000,
spiffs, data, spiffs, 0x290000,0x170000,
这个 csv 文件的二进制等效文件被刷新到地址 0x8000
。还有两个引导加载程序文件分别刷新到地址 0xe000
和 0x1000
(见下一段)。
3.引导加载程序文件
正在刷新的两个引导加载程序文件是:
# flashed at 0xe000
~/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/1.0.6/tools/partitions/boot_app0.bin
和:
# flashed at 0x1000
~/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/1.0.6/tools/sdk/bin/bootloader_dio_80m.bin
问题一:这两个bootloader文件有什么作用?
观察它们的位置也很有趣。第一个, boot_app0.bin
位于名为 'partitions'
的文件夹中。它与几个分区 .csv
文件并排放置。为什么?但是,当问题 1 得到回答时,这可能会变得很清楚。
另一个, bootloader_dio_80m.bin
位于一个名为 'sdk/bin/'
的文件夹中,并与其他所有以 'bootloader_'
前缀开头的文件一起放置:
问题 2:至于在地址
0x1000
处闪存的引导加载程序文件,我认为'_40m'
和'_80m'
后缀代表以 MHz 为单位的闪存速度。但我不知道'_dio'
、'_dout'
和'_qout'
后缀代表什么。
请赐教^_^
回答
感谢@Juraj,我现在可以更好地了解 ESP32 芯片的启动过程。我相信它看起来像这样:
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第一阶段引导程序:
硬连线的 ROM-bootloader 首先运行。此第一阶段引导加载程序位于闪存之外,无法编程。它加载第二阶段引导加载程序(参见下一步)。 -
第二阶段引导程序:
第一阶段 ROM-bootloader 在 Flash 中的地址0x1000
处加载第二阶段 ESP-IDF Software bootloader。这里的代码是bootloader_dio_80m.bin
可执行文件,可以在 ESP-IDF 框架的components/bootloader
目录中找到。此第二阶段引导加载程序读取默认在偏移量0x8000
处找到的分区表。如果在分区表中找到 OTA 应用程序分区,则引导加载程序会查询ota_data
分区以确定应该引导哪个分区。 -
开机开关
ota_data
部分可以看作仅仅是一个开关,位于 Flash 中的0xe000
处。它确定是否应该启动app0
或app1
。开关本身是boot_app0.bin
二进制文件。正如 Juraj 所说,2kB 大小也用于在 OTA 刷新期间做笔记。 -
应用
app0
或app1
处的应用程序执行。
也感谢您向我指出这些资源:
0x1000的二进制是引导加载程序。 Arduino ESP32具有与Arduino IDE工具菜单中的板选项相对应的Bootloader二进制文件(由bomard.txt构建)。
引导加载程序功能记录在 here 中。
boot_app0.bin是OTA数据分区初始内容。它已记录为 here 。
Dio,Qio,Dout,Qout是闪存的SPI模式。不同的ESP32模块具有不同的闪存芯片及其连接。 (d是双重,q是四边形)