Esp8266 узнать объем памяти

Обновлено: 26.06.2024

Это может оказаться полезным, когда скетч работает некорректно, и трудно определить причину ошибки. Ниже на примере показано, как определить количество свободной памяти RAM вызовом функции memoryFree.
Пользовательская функция memoryFree использует системные переменные для вычисления количества свободной оперативной памяти RAM. Обычно системные переменные невидимы - они создаются компилятором для собственного использования (для управления внутренними ресурсами).Количество свободной памяти может меняться с течением времени, пока работает Ваша программа. Очень важно удостовериться, что Вы не тратите больше памяти, чем имеется в наличии у системы.Вот несколько основных причин потребления памяти RAM:
• Когда Вы инициализируете константы:

• Когда Вы декларируете глобальные переменные:

• Когда делаете вызов функции:

• Когда динамически выделяете память:

Объект String системы Arduino использует динамическое выделение памяти для строк. Вы можете проверить это, если добавите в начало кода примера определение строки String s = "\n";, и затем добавите в код loop перед задержкой строки:

После запуска этого варианта скетча Вы увидите, что количество памяти уменьшается, потому что каждая прокрутка цикла loop увеличивает размер строки. В какой-то момент память переполнится, и программа перестанет работать. Поэтому не увеличивайте размер строк сверх необходимого, и следите за их размером. Также будьте особенно внимательны с кодом, который использует динамическое выделение памяти. Не пишите код, который динамически создает разное количество переменных в зависимости от некоторых параметров во время своей работы, потому что очень сложно бывает найти ошибки во время выполнения кода, связанные с переполнением памяти.

Также в библиотеках часто объявляются константы и глобальные переменные, о которых Вы можете не знать, но они также расходуют RAM. У библиотеки Serial, например, есть глобальный массив из 128 байт, который используется как буфер для приходящих последовательных данных. Только это использует одну восьмую от общего объема памяти старого Arduino на микроконтроллере ATmega168.

Вы здесь: Home Железо Без проводов (WI-FI) Прошивка и запуск модуля ESP8266

Для начала необходимо определить сколько памяти установлено на модуле ESP8266. Встречаются варианты модулей, с установленной памятью 512 кбайт(4 мегабита) , а так же 4мбайт(32 мегабита). Редко, но попадаются с флеш памятью 1 мбайт(8 мегабит). Почти все разновидности ESP-12 и новые ESP-07 имеют на борту 4 мегабайта. Объем памяти можно определить по маркировке flash чипа, посмотреть в программе Flash Download Tool или на вкладке /debug. Маркировка имеет вид 25QXX, где XX - объем в мегабитах, например 25Q32 имеет на борту 32 мегабита=4 мегабайта.

Определение размера памяти по вкладке ip_adr/debug:

Вкладка debug содержит разную полезную информацию, в том числе и реальный размер чипа флеш памяти в строке Flash real size, а так же размер памяти, установленный в прошивающей программе Flash set size, который важен для правильной поддержки OTA.

Если у вас нет купленых ключей, то прошивку можно скачать на страничке проекта, где доступны2 облегченных варианта прошивки:

-Вариант с поддержкой OTA с объемом памяти чипа 1мбайт. Данная прошивка прошивается и в модули и с бОльшим объемом flash. Необходимо обязательно выбирать в прошивающей программе размер памяти 1мбайт !! Модули с 512кб не поддерживаются !!

-Вариант без поддержки OTA. Подходит для любого объема flash памяти. Необходимо обязательно выбирать в прошивающей программе размер памяти 512кбайт !!

Возможность дальнейшего обновления прошивки по OTA доступна только у кого есть активированные ключи !

Прошивку можно собрать так же в конструкторе прошивки , где необходимо выбрать настройки для поддержки OTA и объема flash 1 мегабайт.

При использовании OTA и с объемом 512кб невозможно одновременно использовать множество опций конструктора, а так же использовать новые SDK, т.к. прошивка в модуль не помещается !!

Если у вас имеются проблемы со стартом прошивки, то обязательно смотрим ниже абзац про решение проблем с прошивкой !

Подключение модуля для прошивки

Для прошивки ESP8266 необходим USB-UART переходник или Arduino. ESP8266 необходимо обеспечить напряжение питания 3.3в и током 200..300мА. Питание 3.3в от ARDUINO или от USB-UART подключать не рекомендуется - модуль может работать не стабильно из-за нехватки тока. Рекомендуется использовать стабилизатор вида 1117.

Подключение ESP8266 к USB-UART: Необходимо подключить общие выводы GND(минус). RX у USB-UART на TX ESP, TX у USB-UART на RX ESP. Подключаем так же источник питания 3.3в.

Подключение ESP8266 к Arduino: Необходимо подключить общие выводы GND(минус).RX у Arduino на RX ESP, TX у Arduino на TX ESP. Подключаем так же источник питания 3.3в. RESET у Arduina необходимо подключить к GND.

На модуле ESP8266 вывод CH_EN необходимо подключить к +3.3в для того, чтобы включить чип.

GPIO 0 на время программирования, перед включением питания необходимо подключить к GND(земля). После успешной прошивки GPIO 0 можно отключить от GND. Если на модуле выведен GPIO 15, то его необходимо подключить на GND через резистор 10кОм на постоянной основе !!

Прошивка модуля

Для начала необходимо установить драйвера для вашего USB-UART переходника или Arduinы.

Прошивка через Nodemcu Flasher: Устанавливаем на вкладке Advanced Параметр Flash size в соотвествии выбранным размером flash памяти (в байтах). Остальные параметры не трогаем. Указываем на вкладке Config путь на файл прошивки с адресом 0x0000. На вкладке Operation выбираем COM порт и жмем кнопку FLASH.

Прошивка через Flash download tool: Описание в разработке(Действия аналогичны).

Прошивка через esptool. Пример команды esptool.py --port /dev/ttyUSB0 write_flash -fs 8m 0x00000 esp8266.bin . где -fs 8m параметр нужен только для указания размера при одномегабайтовой прошивке.

Скорость COM порта рекомендуется ставить не выше 115200.

Запуск модуля

После успешной прошивки необходимо запустить режим safe mode, замкнув между собой RX и TX и перезапустив модуль или нажать 3 раза подрят (с интервалом нажатия около секунды) кнопку RESET на ESP8266. В эфире появится точка с именем homessmart , к которой можно подключится используя смартфон или ноутбук.

После успешного коннекта заходим по адресу http://192.168.4.1 . Настраиваем подключение на свой роутер на вкладке main веб интерфейса. Необходимо вбить в поля WiFi options данные своей точки доступа. Для подключения к роутеру выбираем режим "Station mode". После нажатия кнопки set ниже появится IP адрес, на который можно заходить внутри своей беспроводной сети.

Далее обновляем страницу и видим внизу IP адрес, на который уже можно будет заходить внутри Вашей локальной сети.

Тут же вы можете установить свой логин и пароль на странички настроек веб интерфейса. По умолчанию логин esp8266, пароль 0000. Длинна логина и пароля не более 8 символов. Пароль затребуется на все вкладки настроек. А при установленной опции "Full Security" и на все GET запросы управления. В режиме safe mode пароль не запрашивается !

На данной вкладке можно задать имя модулю, которое будет отображаться на главной и в системе flymon, а так же в топике на MQTT сервере.

Решение проблем с прошивкой

Иногда, после сторонних прошивок или мусора модуль может не запустится и необходимо выполнить дополнительные действия. Необходимо затереть flash память пустым бланком по адресу 0x00000. Если вы используйте прошивку с размером 1 мегабайт, то качаем этот бланк. Далее уже прошиваем саму прошивку снова.

У некоторых пользователей даже после зачистки бланком модуль не стартует или стартует только при установленном режиме 512 кб или 4мб, возможно это связано с низким качеством flash памяти или частичной её несовместимостью с чипом ESP8266. Обратите внимание, что если даже у вас получилось запустить прошивку в режиме 4мб, то обновление по OTA в таком режиме не пройдет - модуль не запустится после обновления. По некоторым сведениям от пользователей помогает замена чипа памяти.

ВАЖНО !! Если модуль не может получить IP адрес. Висит постоянно статус connect , то рекомендуется вписать IP адрес вручную ниже. Для этого необходимо выбрать режим Static IP и вписать IP модуля и IP шлюза(IP роутера). После этого можно заходить на модуль уже внутри сети по IP адресу, который указали в настройках..

-Вариант с поддержкой OTA с объемом памяти чипа 1мбайт и выше. Необходимо обязательно выбирать в прошивающей программе размер памяти 1мбайт !! Модули с размером flash памяти 512кб не поддерживаются режимом OTA !!

-Вариант без поддержки OTA.Если размер получаемого файла(одним файлом) более 496кб, то требуется поддержка flash памяти не менее 1 мегабайта !! По сравнению с режимом OTA в этом варианте количество включенных опций можно включить значительно меньше.

Возможность дальнейшего обновления прошивки по OTA доступна только у кого есть активированные ключи !

Если у вас имеются проблемы со стартом прошивки, то обязательно смотрим ниже абзац про решение проблем с прошивкой !

Сборка прошивки в конструкторе

Конструктор позволяет собрать прошивку под свои требования, включив в прошивку только те функции и датчики, которые нужны.

Не имеет смысла включать все опции в прошивке - в этом случае прошивка может не собраться так как не влезет в модуль. Лучше прошивку пересобрать снова, если вы хотите испытать другие опции.

Некоторые опции имеют дополнительные настройки, которые находятся в значке-шестеренке. Там можно выбрать доступное количество например термостатов или других опций.

При первоначальной сборке прошивки рекомендуется воспользоваться опцией OTA , чтобы следующее обновление было возможно через интернет без использования подключения программатора. С опцией OTA количество опций можно включить больше, но требуется чтобы память на модуле была не меньше 1 мегабайта !!

Кроме OTA так же рекомендуется включать опции NVS настройки 2 и Экспорт/Импорт настроек. NVS настройки 2 решает проблему со смещением(повреждением) настроек при изменении списка или настроек опций при обновлении прошивки.

При сборке прошивки можно выбирать разный SDK. Рекомендуемая версия SDK 1.3.0. В новых версиях замечена проблема с режимом точки доступа (Safe Mode)(. ) , но нет проблем с надежностью связи с роутером. SDK - это набор библиотек и функций от производителя чипа для работы устройства.

После нажатия кнопки "скомпилировать" через некоторое время конструктор прошивки выдаст ссылки для скачивания:

В режиме без OTA можно прошить файлы прошивки одним файлом - тогда все настройки модуля, если они были сбросятся. Если вы обновляете прошивку и не хотите чтобы настройки удалились, то необходимо обновлять прошивку двумя файлами по адресам, которые указаны в имени файла.

В режиме OTA достаточно залить прошивку одним файлом. Но 0x81000.bin может потребоваться, если вы хотите обновить прошивку по кабелю после использования OTA, когда загружен файл user2.bin(отображается в debug) - в этом случае обновление прошивки одним файлом не обновит активную прошивку.

Подключение модуля для прошивки

На модуле ESP8266 вывод CH_EN необходимо подключить к +3.3в для того, чтобы включить чип.

GPIO 0 на время программирования, перед включением питания необходимо подключить к GND(земля). После успешной прошивки GPIO 0 нужно отключить от GND. Если на модуле выведен GPIO 15, то его необходимо подключить на GND через резистор 10кОм на постоянной основе !!

Если у вас модуль esp8266 имеет уже на борту USB-UART (например Wemos, NodeMCU) , то указанные выше действия проводить не требуется.

Прошивка модуля

Для начала необходимо установить драйвера для вашего USB-UART переходника или Arduinы.

Прошивка через Nodemcu Flasher: Устанавливаем на вкладке Advanced Параметр Flash size в соответствии выбранным размером flash памяти (в байтах). Режим работы flash ставим QIO (при использовании GPIO 9/10 - DIO). Остальные параметры не трогаем. Указываем на вкладке Config путь на файл прошивки с адресом 0x0000. На вкладке Operation выбираем COM порт и жмем кнопку FLASH.

Прошивка через Flash download tool: Действия аналогичны.

Для модулей ESP8285 и модулях с памятью PN25F08B требуется установка режима памяти DOUT !!

Прошивка через esptool. Пример команды esptool.py --port /dev/ttyUSB0 write_flash -fs 8m 0x00000 esp8266.bin . где -fs 8m размер flash памяти модуля в мегабитах !

Скорость COM порта рекомендуется ставить не выше 115200.

Перед первой прошивкой рекомендуется залить в модуль blank по адресу 0x0000 , особенно, если в модуле до этого использовалась какая либо другая прошивка.

Прошивка файла ESP INIT DATA

Рекомендуется прошить в модуль файл esp_init_data_default.bin с калибровками по умолчанию, эти настройки влияют на работу wifi и adc. В большинстве случаев модули работают корректно без этого файла. Последние SDK могут вообще не запускаться без данного файла.

Адрес прошивки файла зависит от установленного размера flash памяти:

0x7c000 для 512 kB.

0xfc000 для 1 MB.

0x3fc000 для 4 MB.

0xffc000 для 16 MB.

Запуск модуля

При первом включении модуль включается в режим safe mode автоматически так как не содержит имени точки доступа. В режиме safe mode в эфире появится точка с именем WiFi-IoT, к которой можно подключится используя смартфон или ноутбук.

В режим safe mode еще можно попасть, замкнув между собой RX и TX и перезапустив модуль или нажать 3 раза подрят (с интервалом нажатия около секунды) кнопку RESET на ESP8266.

Далее возможны два варианта подключения к модулю:

Далее настраиваем подключение на свой роутер на вкладке main веб интерфейса. Необходимо вбить в поля WiFi options данные своей точки доступа. Для подключения к роутеру выбираем режим "Station mode". После нажатия кнопки set ниже появится IP адрес, на который можно заходить внутри своей беспроводной сети.

Тут же вы можете установить свой логин и пароль на странички настроек веб интерфейса. Длинна логина и пароля не более 8 символов. Пароль затребуется на все вкладки настроек. А при установленной опции "Full Security" и на все GET запросы управления. В режиме safe mode пароль не запрашивается !

Указанные выше действия выполнять не требуется, если прошивка была собрана с опцией Настройки по умолчанию , где были заранее прописаны параметры роутера и IP адрес. После успешной прошивки и перезагрузки сразу можно заходить на указанный IP адрес модуля внутри своей wi-fi сети.

Решение проблем с прошивкой

Иногда, после сторонних прошивок или мусора модуль может не запустится и необходимо выполнить дополнительные действия. Необходимо затереть flash память пустым бланком по адресу 0x00000. Далее уже прошиваем саму прошивку снова.

Иногда статус connect может висеть, если тип шифрования на роутере включен, который не поддерживается чипом ESP8266.

Решение проблем с компиляцией.

Ошибка компиляции возможна из-за:

1. Превышен размер IRAM области памяти, прошивка не умещается. Требуется уменьшить количество опции или выбрать другой SDK. Чем новее SDK , тем меньше влазит опций. Проблема нехватки памяти не так заметна при использовании RTOS прошивки.

2. Ошибка в коде - маловероятная причина, но возможна после обновления кода или конфликта опций ранее не замеченный. Сообщить об ошибке можно через обратную связь на сайте или в чате Телеграм, указав код ошибки.

Сохранение настроек в файл

Этот метод является устаревшим, рекомендуется воспользоваться опцией Экспорт/Импорт настроек.

Вы используете устаревший браузер. Этот и другие сайты могут отображаться в нём некорректно.
Вам необходимо обновить браузер или попробовать использовать другой.

кручу-верчу плату
NodeMCU Wi-Fi
Проц: ESP8266
не могу понять - где обещанная память программ 4 Мб?
В самой микросхеме процессора её нет (как следует из описания самой микросхемы),
Кроме проца, на плате ещё только ДВЕ микросхемы - USB-мост и преобразователь питания.
И куча двухвыводных элементов - видимо кондёры и резисторы.
А где память 4 Мб?
она-то не может быть двух-трёх-выводным элементом.
или её нужно втыкать в виде флэшки в порт USB ?

kalobyte

мне это ни о чем не говорит
в 8265 память 1мб встроеная идет, у меня такой модуль есть

Fleshdeck

Память подключается через SPI, обычно это 4мб, находится под защитным экран прям возле SOC, имеет корпус SOP-8

kalobyte

а где эта крышка?,
или микросхема, на которой написано wi-fi - это не микросхема, а крышка микромодуля с кучей элементов?

Fleshdeck

@avan, так и есть, на плате припаян модуль с микроконтроллером, памятью и антенной, и все это закрывает металлический экран, на нем и написано что это wifi esp8266mod

@Fleshdeck,
спасибо, УРА!, а то я начал волноваться.

только антенна , наверное, всё-таки снаружи на плате этот завиток дорожки, - какой смысл в антенне под металлическим экраном?

Fleshdeck

@avan, ну да я немного тупанул, антенна снаружи, на других модулях может быть керамическая антенна или разъём для внешней антенны

Поддавшись общей волне энтузиазма относительно систем «Умный дом», а также имея профильное образование инженера АСУ ТП, с удовольствием занимаюсь данной темой в виде хобби. В этой статье поделюсь с вами своим опытом реверс-инжиниринга популярного модуля ESP8266.

Содержание

ELF
Системная прошивка модуля
Пользовательская прошивка

Регистры
Базовые операторы
Функции
Условные переходы

1. Введение

В основном меня интересовали внутреннее устройство SoC, архитектура и система команд процессора, процедура старта и загрузки прошивки и другие не менее интересные вещи. Начав изучение данного модуля, я столкнулся с тем, что нужной информации по нему не много, и зачастую она достаточно противоречива. Поэтому многое приходилось перепроверять, что-то выяснять опытным путем, а о чем-то просто догадываться. Буду рад вашим комментариям и дополнениям.

Чтобы систематизировать всю полученную информацию и была написана эта статья.

2. Архитектура ESP8266

Не буду приводить технические характеристики, про это уже много написано, в том числе и на Хабре. Желающие могут ознакомиться, например, здесь.

Начнем с общей архитектуры системы. Модуль представляет собой Soc, в основе которого лежит процессор семейства Xtensa – Tensilica’s L106 Diamond series производства американской компании Cadence, а также микросхему флеш-памяти на 512кБ. Сам модуль разработан китайской компанией Espressif Systems. Таким образом, основная официальная информация по ESP8266 поступает от Espressif (на китайском языке и в переводе), а некоторые общие данные можно получать от Cadence.

Особенностью данного семейства процессоров является то, что они представляют собой конструктор, из которого заказчик с помощью предлагаемого инструмента Xtensa Processor Generator может собрать чип с нужными ему характеристиками и заказать его у производителя. Поэтому различные модификации могут сильно отличаться, например, количеством ядер, дополнительными инструкциями, модулями DSP и так далее.

Карта памяти (адресного пространства)

Как я уже говорил выше, модель состоит из flash ROM размером 512 КБ и SoC, который, по неподтвержденным данным имеет RAM до 248 КБ.

Вообще все, что касается памяти – расположения, свойств и атрибутов сегментов – это изыскания сообщества. В оригинальной китайской документации этот вопрос почему-то обойден стороной.

Один из вариантов (имеются противоречия с другими источниками) известной на сегодняшний день карты памяти можно посмотреть здесь. Приведу лишь наиболее интересные адреса:

Внутренняя память:

Диапазон	Описание
3FFE8000h — 3FFFBFFFh	оперативная память для пользовательских приложений. При старте модуля может инициализироваться значениями из пользовательской прошивки.
3FFFC000h — 3FFFFFFFh	системная оперативная память
40000000h — 4000FFFFh	системный ROM. Отсюда стартует процессор, загружается пользовательская прошивка и здесь находятся основные системные библиотеки.
40100000h — 4010FFFFh	оперативная память, содержит пользовательскую прошивку
40240000h — 40271FFFh	вторая часть пользовательской прошивки. Здесь находятся код подключенных библиотек и SDK. Подмаплено к flash по адресу 40000h.

Различные сегменты адресного пространства могут быть RAM, ROM или подмаплены непосредственно к flash. Подмапленные области кэшируются для скорости работы.

Flash:

Диапазон	Описание
00000h — 3DFFFh	адрес загрузки пользовательской прошивки
40000h — 7BFFFh	адрес загрузки библиотек SDK (также может являться частью пользовательской прошивки)

Формат прошивки

Теперь, перед тем, как перейти к процессу запуска модуля, рассмотрим формат прошивки. Для загрузки пользовательской прошивки обычно достаточно записать 2 блока данных: по адресу 00000h и 40000h. Остальные блоки могут потребовать перепрошивки для сброса конфигурации, например, при заливке новой прошивки с несовместимым форматом данных.

Блок, начинающийся с 40000h содержит простой бинарный код, который загружается и работает в неизменном виде. А вот блок, начинающийся с 00000h, представляет собой структурированные данные о находящихся в нем сегментах и выглядит следующим образом:

Смещение	Описание
0	идентификатор прошивки, всегда `0xE9`
1	количество сегментов в прошивке
2,3	параметры SPI Flash
4-7	адрес запуска прошивки (Entry Point)
8.	далее идут данные сегментов

Структура сегмента:

Смещение	Описание
0-3	адрес для загрузки сегмента
4-7	размер сегмента
8.	далее идут данные сегмента

Завершающий блок:

Заполнен нулями для выравнивания до границы 16 байт минус 1 байт. После этого добавляется последний байт, представляющий собой контрольную сумму данных всех сегментов, вычисляемая функцией xor над всеми байтами и константой `0xEF`.

Формат прошивки взят из описания к утилите esptool.

Процесс запуска

Теперь, вооружившись этими знаниями, рассмотрим процесс старта модуля ESP8266 с точки зрения инициализации и запуска прошивки.

При подаче питания или поступлении сигнала сброса процессор начинает выполнение инструкций с адреса 40000080h (системный ROM). По адресу 40001308h располагается процедура, которая считывает блок 00000h flash и копирует сегменты, хранящиеся в ней по заданным адресам.

На схеме этот процесс показан фиолетовым цветом. Здесь видно, что часть прошивки является исполняемым кодом, а часть инициализирует данные в ОЗУ. Зеленым обозначен блок, напрямую подмапленный в адресное пространство процессора.

После всех инициализаций управление передается по адресу, указанному в заголовке прошивки. Обычно это адрес пользовательского кода 40100000h.

3. Инструменты

Что ж, теперь, когда мы разобрались с архитектурой и процедурой старта модуля ESP8266, давайте перейдем к изучению его программного кода. Какие ресурсы и инструменты у нас есть для этого?

Для разработки, сборки прошивок и выгрузки отладочной информации нам будет полезно развернуть среду разработки, как описано здесь.

Из традиционных инструментов воспользуемся IDA Pro и HIEW.

Для изучения кода процессора Xtensa необходимо использовать IDA Pro версии 6.6 и выше со встроенным интерпретатором питона для выполнения скриптов. В перечень стандартно поддерживаемых процессоров Xtensa не входит, поэтому каждый раз при запуске IDA Pro перед открытием исследуемого файла необходимо загружать скрипт “xtensa.py”, который можно взять здесь.

Также для автоматического создания сегментов и наименования функций системного ROM нам понадобится скрипт для IDA Pro. Скрипт и дамп системной прошивки можно скачать здесь.

HIEW будет полезен для исследования структуры ELF- и готовых двоичных файлов прошивки.

В следующей части мы рассмотрим процесс загрузки прошивки для исследования.

Читайте также: