“ 本文围绕 ESP32-S3 展开，讲解其 SPI Flash 分区表设置、与 Flash 的连接，还介绍分区表配置、各分区初始化挂载。”
01 简介
1.ESP32-S3 的 分区表（Partition Table）
是一种用于划分 SPI Flash 存储空间的配置机制。它的作用类似于电脑硬盘的分区，把 Flash 划分为多个区域，每个区域用于存储不同类型的数据或程序，比如：
- 应用程序（如 factory、ota_0、ota_1）；
- 系统数据（如 NVS、PHY 初始化数据）；
- 文件系统（如 SPIFFS、FATFS）。
2. ESP32-S3 与 SPI Flash 的连接方式
ESP32-S3 通过 SPI/QSPI/OPI 接口 与外部 SPI Flash 通信，典型连接方案如下：
| SPI Flash 信号 | ESP32-S3 管脚名称 | 管脚编号（QFN56） | 备注 |
| SCK / CLK | SPICLK | 33 | 时钟线 |
| MOSI / SI | SPID | 35 | 数据输入 |
| MISO / SO | SPIQ | 34 | 数据输出 |
| CS# | SPICS0 | 32 | 片选 |
| WP# | SPIWP | 31 | 写保护 |
| HOLD# / IO3 | SPIHD | 30 | 暂停 /IO3 |
SPI Flash 为外部独立芯片，需通过 PCB 与 ESP32-S3 连接。ESP32-S3 芯片本身不集成 Flash，因此所有程序和数据均存储于外接的 SPI Flash 中。部分模组（如ESP32-S3-WROOM-1）虽将 Flash 与 SoC 集成在同一块 PCB 上，但本质上仍为外部组件。
3. 通信协议与模式
- 基础 SPI 模式：使用 4 线（CLK、CS、MOSI、MISO），支持标准 SPI 协议；
- QSPI 模式 ：通过 4 线同时传输地址和数据，带宽提升至 4 倍，需 Flash 芯片支持（如
qio或qout模式）； - OPI 模式（Octal SPI）：8 线并行传输，适用于高性能需求，但需专用 Flash 型号。
4.ESP32-S3 兼容主流厂商的 SPI Flash，以下为典型型号：
1. 华邦电子（Winbond）
- W25Q64JV：8MB，支持 QSPI，电压 3.3V，封装 SOIC-8；
- W25Q128JV：16MB，最高时钟频率 133MHz，适用于大容量存储需求。
2.兆易创新（GigaDevice）
- GD25Q32C：4MB，低功耗设计（<1mW），支持 XIP（片上执行）；
- GD25Q128C：16MB，工作电压 1.7V~3.6V，兼容宽电压系统。
3. 美光（Micron）
- MT25QL128：16MB，采用 Octal SPI 接口，适合高速数据吞吐场景。
02 如何设置分区表
分区表是一个存储在 Flash 固定位置（默认 0x8000）的二进制数据结构，记录了各分区的起始地址、大小、类型、子类型等信息。ESP32-S3 启动时，Bootloader 会先读取分区表，再根据表中信息加载对应分区的程序（如 app 分区）或访问数据（如 NVS 分区）。
| 分区名 | 谁来负责初始化 | 典型触发代码/ 位置 | 备注 |
| nvs | nvs_flash_init() | 用户代码 `app_main() | 必须手动调用 |
| phy\_init | Wi-Fi/BT 协议栈内部 | esp_wifi_init() 或 esp_bt_controller_init() | 协议栈自动读取校准数据 |
| factory | ROM 引导程序 + CMake 链接 | 上电 ROM 直接映射到地址 0x10000 | 无需应用层初始化 |
| vfs(FAT) | esp_vfs_fat_spiflash_mount()` 或 esp_vfs_fat_register() | 用户代码 | 示例：fatfs_spiflash/main.c |
| storage (SPIFFS) | esp_spiffs_mount()` 或 esp_vfs_spiffs_register()` | 用户代码 | 示例：spiffsgen/main.c |
具体流程（以 ESP-IDF 框架为例）。
1.分区表的格式
# 名称, 类型, 子类型, 起始偏移量, 大小, 标志（可选）nvs, data, nvs, , 0x40000, # 4MB NVS 分区（存储配置）phy_init, data, phy, , 0x1000, # 射频校准数据分区
factory, app, factory, , 0x100000, # 1MB factory app 分区（默认程序）ota_0, app, ota_0, , 0x100000, # 1MB OTA 分区 0
ota_1, app, ota_1, , 0x100000, # 1MB OTA 分区 1
vfs, data, fat, , 0x200000, # 2MB 文件系统分区类型（Type）：app（应用程序）或 data（数据）；
子类型（SubType）：app 类型下有 factory（默认程序）、ota_0~ota_15（OTA 分区）；data 类型下有 nvs、phy（射频数据）、fat（文件系统）等；
偏移量（Offset）：可省略（自动按顺序分配），但需确保不重叠；
大小：支持 KB（如 64KB）、MB（如 2MB）或十六进制（如 0x10000）。
2．手动创建分区表
创建步骤：
1)创建分区表文件：在项目根目录下新建 partitions.csv，按上述格式填写分区信息。
2)指定分区表路径：
- 在项目的 CMakeLists.txt 中添加：
set(PARTITION_TABLE_CSV partitions.csv) # 指向自定义分区表文件- 或通过 ESP-IDF 配置工具（menuconfig）设置：
3)进入 Partition Table → Partition Table (Custom partition table CSV) → 输入自定义 CSV 文件路径（如 partitions.csv）。
3.VSCode ESP-IDF 工程自动创建分区表
大多数情况下，使用 VSCode ESP-IDF 自动创建的分区表。VSCode ESP-IDF 工程会使用框架自带的默认分区表（default_partitions.csv），适用于大多数基础场景（包含 factory app、nvs、phy_init 等必要分区）。
若使用默认分区表：无需额外操作，正常编译（Build）和烧录（Flash）即可，VSCode 会自动处理分区表的生成和烧录。
4. 需要修改分区表的场景
1)需要支持 OTA 升级
默认分区表不含 OTA 分区，若需实现无线升级功能，必须添加至少两个 OTA 分区（如 ota_0 和 ota_1），示例：
csvota_0, app, ota_0, , 1M,ota_1, app, ota_1, , 1M,2)默认分区大小不足
若 NVS 分区（默认 5KB）存储不下设备配置（如多个 WiFi 密码、传感器校准数据），需扩大其容量（如 0x40000 即 256KB）；
若使用 FAT 文件系统存储大量日志或文件，需新增或扩大 fat 类型分区（如 2M）。
3)自定义数据分区需求
需独立存储特定数据（如固件备份、加密密钥）时，可新增自定义数据分区，例如：
csvfirmware_backup, data, 0x80, , 512KB, # 子类型 0x80 为自定义4)Flash 容量超过默认分区表支持范围
默认分区表适用于 4MB 及以下 Flash，若使用 8MB/16MB Flash 且需充分利用空间，需重新规划分区大小（如扩大 app 分区至 4MB）。
5)多应用程序切换
需在设备中运行多个独立应用（如主程序 + 调试程序）时，需为每个应用分配独立的 app 分区。
03 各分区的“初始化 / 挂载
1.nvs
只要打算使用 NVS（非易失性存储）保存 / 读取键值数据，就必须在初始化阶段调用 nvs_flash_init()。没有它，任何 nvs_open、nvs_set_*、nvs_get_* 都会直接返回 ESP_ERR_NVS_NOT_INITIALIZED。
esp_err_t ret = nvs_flash_init();
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||
ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) {
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
}2.phy_init（Wi-Fi/BT 协议栈内部，开发者只需启动协议栈）
/* Wi-Fi 例：协议栈会自动读取 0xF000 处的校准数据 */
esp_netif_init();
esp_event_loop_create_default();
esp_netif_create_default_wifi_sta();
wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg)); // 内部会加载 phy_init3. factory（ROM 引导加载器直接运行，应用层无需代码）
4. vfs (FAT) —— 把 0x200000 起的 10 MB 分区挂载为 /vfs
#include "esp_vfs_fat.h"
#include "wear_levelling.h"
#define FAT_PARTITION_LABEL "vfs"
wl_handle_t wl_handle;
void mount_fat(void){
esp_vfs_fat_mount_config_t mount_config = {
.max_files = 8,
.format_if_mount_failed = true,
.allocation_unit_size = 512
};
ESP_ERROR_CHECK(esp_vfs_fat_spiflash_mount_rw_wl( "/vfs", FAT_PARTITION_LABEL, &mount_config, &wl_handle));
}5. storage (SPIFFS) —— 把 0xC00000 起的 4 MB 分区挂载为 /spiffs
#include "esp_spiffs.h"
#define SPIFFS_PARTITION_LABEL "storage"
void mount_spiffs(void){
esp_vfs_spiffs_conf_t conf = {
.base_path = "/spiffs",
.partition_label = SPIFFS_PARTITION_LABEL,
.max_files = 5,
.format_if_mount_failed = true
};
ESP_ERROR_CHECK(esp_vfs_spiffs_register(&conf));
}6. app_main() 模板
void app_main(void){
/* 1. NVS 初始化 */
esp_err_t ret = nvs_flash_init();
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||
ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) { ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
}
/* 2. Wi-Fi/BT → 自动使用 phy_init 分区 */
esp_netif_init();
esp_event_loop_create_default();
esp_netif_create_default_wifi_sta();
wifi_init_config_t wifi_cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&wifi_cfg));
/* 3. 挂载 FAT 文件系统 */
mount_fat();
/* 4. 挂载 SPIFFS 文件系统 */
mount_spiffs();
/* 5. 主循环或其它业务逻辑 */
for (;;) { vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
}}
