SPIFFS 文件系统

[English]

概述

SPIFFS 是一个用于 SPI NOR flash 设备的嵌入式文件系统，支持磨损均衡、文件系统一致性检查等功能。

说明

  • 目前，SPIFFS 尚不支持目录，但可以生成扁平结构。如果 SPIFFS 挂载在 /spiffs 下，在 /spiffs/tmp/myfile.txt 路径下创建一个文件则会在 SPIFFS 中生成一个名为 /tmp/myfile.txt 的文件，而不是在 /spiffs/tmp 下生成名为 myfile.txt 的文件；

  • SPIFFS 并非实时栈，每次写操作耗时不等；

  • 目前，SPIFFS 尚不支持检测或处理已损坏的块。

  • SPIFFS 只能稳定地使用约 75% 的指定分区容量。

  • 当文件系统空间不足时，垃圾收集器会尝试多次扫描文件系统来寻找可用空间。根据所需空间的不同，写操作会被调用多次，每次函数调用将花费几秒。同一操作可能会花费不同时长的问题缘于 SPIFFS 的设计，且已在官方的 SPIFFS github 仓库 或是 <https://github.com/espressif/esp-idf/issues/1737>`_ 中被多次报告。这个问题可以通过 SPIFFS 配置 部分缓解。

  • 被删除文件通常不会被完全清除，会在文件系统中遗留下无法使用的部分。

工具

spiffsgen.py

spiffsgen.py:

python spiffsgen.py <image_size> <base_dir> <output_file>

参数（必选）说明如下：

  • image_size：分区大小，用于烧录生成的 SPIFFS 镜像；

  • base_dir：创建 SPIFFS 镜像的目录；

  • output_file：SPIFFS 镜像输出文件。

其他参数（可选）也参与控制镜像的生成，用户可以运行以下帮助命令，查看这些参数的具体信息:

python spiffsgen.py --help

上述可选参数对应 SPIFFS 构建配置选项。若想顺利生成可用的镜像，请确保使用的参数或配置与构建 SPIFFS 时所用的参数或配置相同。运行帮助命令将显示参数所对应的 SPIFFS 构建配置。如未指定参数，将使用帮助信息中的默认值。

镜像生成后，用户可以使用 esptool.py 或 parttool.py 烧录镜像。

用户可以在命令行或脚本中手动单独调用 spiffsgen.py，也可以直接从构建系统调用 spiffs_create_partition_image 来使用 spiffsgen.py。

在 Make 构建系统中运行:

SPIFFS_IMAGE_FLASH_IN_PROJECT := ...
SPIFFS_IMAGE_DEPENDS := ...
$(eval $(call spiffs_create_partition_image,<partition>,<base_dir>))

在 CMake 构建系统中运行:

spiffs_create_partition_image(<partition> <base_dir> [FLASH_IN_PROJECT] [DEPENDS dep dep dep...])

在构建系统中使用 spiffsgen.py 更为方便，构建配置会自动传递给 spiffsgen.py 工具，确保生成的镜像可用于构建。比如，单独调用 spiffsgen.py 时需要用到 image_size 参数，但在构建系统中调用 spiffs_create_partition_image 时，仅需要 partition 参数，镜像大小将直接从工程分区表中获取。

Make 构建系统和 CMake 构建系统结构有所不同，请注意以下几点：

  • 在 Make 构建系统中使用 spiffs_create_partition_image，需从工程 Makefile 中调用；

  • 在 CMake 构建系统中使用 spiffs_create_partition_image，需从组件 CMakeLists.txt 文件调用。

用户也可以指定 FLASH_IN_PROJECT，然后使用 idf.py flash 或 make flash 将镜像与应用程序二进制文件、分区表等一起自动烧录至设备，例如：

在 Make 构建系统中运行:

SPIFFS_IMAGE_FLASH_IN_PROJECT := 1
$(eval $(call spiffs_create_partition_image,<partition>,<base_dir>))

在 CMake 构建系统中运行:

spiffs_create_partition_image(my_spiffs_partition my_folder FLASH_IN_PROJECT)

不指定 FLASH_IN_PROJECT/SPIFFS_IMAGE_FLASH_IN_PROJECT 也可以生成镜像，但须使用 esptool.py、parttool.py 或自定义构建系统目标手动烧录。

有时基本目录中的内容是在构建时生成的，用户可以使用 DEPENDS/SPIFFS_IMAGE_DEPENDS 指定目标，因此可以在生成镜像之前执行此目标。

在 Make 构建系统中运行:

dep:
    ...

SPIFFS_IMAGE_DEPENDS := dep
$(eval $(call spiffs_create_partition_image,<partition>,<base_dir>))

在 CMake 构建系统中运行:

add_custom_target(dep COMMAND ...)

spiffs_create_partition_image(my_spiffs_partition my_folder DEPENDS dep)

请参考 storage/spiffsgen，查看示例。

mkspiffs

用户也可以使用 mkspiffs 工具创建 SPIFFS 分区镜像。与 spiffsgen.py 相似，mkspiffs 也可以用于从指定文件夹中生成镜像，然后使用 esptool.py 烧录镜像。

该工具需要获取以下参数：

  • Block Size：4096（SPI flash 标准）

  • Page Size：256（SPI flash 标准）

  • Image Size：分区大小（以字节为单位，可从分区表中获取）

  • Partition Offset：分区起始地址（可从分区表中获取）

运行以下命令，将文件夹打包成 1 MB 大小的镜像:

mkspiffs -c [src_folder] -b 4096 -p 256 -s 0x100000 spiffs.bin

运行以下命令，将镜像烧录到 ESP32-S3（偏移量：0x110000）:

python esptool.py --chip esp32s3 --port [port] --baud [baud] write_flash -z 0x110000 spiffs.bin

选择合适的 SPIFFS 工具

上面介绍的两款 SPIFFS 工具功能相似，需根据实际情况，选择合适的一款。

以下情况优先选用 spiffsgen.py 工具：

  1. 仅需在构建时简单生成 SPIFFS 镜像，请选择使用 spiffsgen.py，因为 spiffsgen.py 可以直接在构建系统中使用函数或命令生成 SPIFFS 镜像。

  2. 主机没有可用的 C/C++ 编译器时，可以选择使用 spiffsgen.py 工具，因为 spiffsgen.py 不需要编译。

以下情况优先选用 mkspiffs 工具：

  1. 如果用户除了需要生成镜像外，还需要拆包 SPIFFS 镜像，请选择使用 mkspiffs 工具，因为 spiffsgen.py 目前尚不支持此功能。

  2. 如果用户当前环境中 Python 解释器不可用，但主机编译器可用，或者有预编译的 mkspiffs 二进制文件，此时请选择使用 mkspiffs 工具。但是，mkspiffs 没有集成到构建系统，用户必须自己完成以下工作：在构建期间编译 mkspiffs （如果未使用预编译的二进制文件），为输出文件创建构建规则或目标，将适当的参数传递给工具等。

另请参阅

应用示例

storage/spiffs 目录下提供了 SPIFFS 应用示例。该示例初始化并挂载了一个 SPIFFS 分区，然后使用 POSIX 和 C 库 API 写入和读取数据。请参考 example 目录下的 README.md 文件，获取详细信息。

高级 API 参考

Functions

esp_err_t esp_vfs_spiffs_register(const esp_vfs_spiffs_conf_t *conf)

Register and mount SPIFFS to VFS with given path prefix.

Return

  • ESP_OK if success

  • ESP_ERR_NO_MEM if objects could not be allocated

  • ESP_ERR_INVALID_STATE if already mounted or partition is encrypted

  • ESP_ERR_NOT_FOUND if partition for SPIFFS was not found

  • ESP_FAIL if mount or format fails

Parameters

esp_err_t esp_vfs_spiffs_unregister(const char *partition_label)

Unregister and unmount SPIFFS from VFS

Return

  • ESP_OK if successful

  • ESP_ERR_INVALID_STATE already unregistered

Parameters

  • partition_label: Same label as passed to esp_vfs_spiffs_register.

bool esp_spiffs_mounted(const char *partition_label)

Check if SPIFFS is mounted

Return

  • true if mounted

  • false if not mounted

Parameters

  • partition_label: Optional, label of the partition to check. If not specified, first partition with subtype=spiffs is used.

esp_err_t esp_spiffs_format(const char *partition_label)

Format the SPIFFS partition

Return

  • ESP_OK if successful

  • ESP_FAIL on error

Parameters

  • partition_label: Same label as passed to esp_vfs_spiffs_register.

esp_err_t esp_spiffs_info(const char *partition_label, size_t *total_bytes, size_t *used_bytes)

Get information for SPIFFS

Return

  • ESP_OK if success

  • ESP_ERR_INVALID_STATE if not mounted

Parameters

  • partition_label: Same label as passed to esp_vfs_spiffs_register

  • [out] total_bytes: Size of the file system

  • [out] used_bytes: Current used bytes in the file system

Structures

struct esp_vfs_spiffs_conf_t

Configuration structure for esp_vfs_spiffs_register.

Public Members

const char *base_path

File path prefix associated with the filesystem.

const char *partition_label

Optional, label of SPIFFS partition to use. If set to NULL, first partition with subtype=spiffs will be used.

size_t max_files

Maximum files that could be open at the same time.

bool format_if_mount_failed

If true, it will format the file system if it fails to mount.

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