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分区表
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:link_to_translation:`en:[English]`
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概述
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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。
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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。
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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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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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- "Single factory app, no OTA"
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- "Factory app, two OTA definitions"
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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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内置分区表
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以下是 "Single factory app, no OTA" 选项的分区表信息摘要::
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# ESP-IDF Partition Table
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# Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags
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nvs, data, nvs, 0x9000, 0x6000,
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phy_init, data, phy, 0xf000, 0x1000,
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factory, app, factory, 0x10000, 1M,
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- 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。
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- 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。
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以下是 "Factory app, two OTA definitions" 选项的分区表信息摘要::
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# ESP-IDF Partition Table
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# Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags
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nvs, data, nvs, 0x9000, 0x4000,
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otadata, data, ota, 0xd000, 0x2000,
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phy_init, data, phy, 0xf000, 0x1000,
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factory, app, factory, 0x10000, 1M,
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ota_0, app, ota_0, 0x110000, 1M,
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ota_1, app, ota_1, 0x210000, 1M,
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- 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）。
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- 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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创建自定义分区表
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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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CSV 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::
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# Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags
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nvs, data, nvs, 0x9000, 0x4000
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otadata, data, ota, 0xd000, 0x2000
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phy_init, data, phy, 0xf000, 0x1000
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factory, app, factory, 0x10000, 1M
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ota_0, app, ota_0, , 1M
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ota_1, app, ota_1, , 1M
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nvs_key, data, nvs_keys, , 0x1000
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- 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。
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- CSV 文件中的每个非注释行均为一个分区定义。
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- 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。
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Name 字段
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Name 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。
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Type 字段
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Type 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）。
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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。
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参考 :cpp:type:`esp_partition_type_t` 关于 ``app``和 ``data`` 分区的枚举定义。
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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::
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static const esp_partition_type_t APP_PARTITION_TYPE_A = (esp_partition_type_t)0x40;
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注意，启动加载器将忽略 ``app`` (0x00) 和 ``data`` (0x01) 以外的其他分区类型。
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SubType 字段
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SubType 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。
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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：
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* 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)。
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- ``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。
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- OTA 升级永远都不会更新 factory 分区中的内容。
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- 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。
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- 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>` 。
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- ``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`。
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* 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>`).
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- ``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>` 。
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- ``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。
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- 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）。
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- 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_ESP32_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）。
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- ``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。
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- 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）。
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- 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）。
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- NVS API 还可以用于其他应用程序数据。
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- 强烈建议您应为 NVS 分区分配至少 0x3000 字节空间。
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- 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）。
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- ``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。
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- 用于存储加密密钥（如果启用了 `NVS 加密` 功能）。
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- 此分区应至少设定为 4096 字节。
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- 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。
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其它数据子类型已预留给 esp-idf 未来使用。
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* 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）。
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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。
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Offset 和 Size 字段
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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。
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app 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。
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app 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）。
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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。
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Flags 字段
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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。
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.. note::
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``app`` 分区始终会被加密，不管 Flags 字段是否设置。
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生成二进制分区表
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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。
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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。
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手动将 CSV 文件转换为二进制文件::
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python gen_esp32part.py input_partitions.csv binary_partitions.bin
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手动将二进制文件转换为 CSV 文件::
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python gen_esp32part.py binary_partitions.bin input_partitions.csv
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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）::
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python gen_esp32part.py binary_partitions.bin
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MD5 校验和
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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。
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.. only:: esp32
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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。
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.. only:: not esp32
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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。
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烧写分区表
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- ``idf.py partition_table-flash`` ：使用 esptool.py 工具烧写分区表。
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- ``idf.py flash`` ：会烧写所有内容，包括分区表。
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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。
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.. note::
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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。
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分区工具 (parttool.py)
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`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：
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- 读取分区，将内容存储到文件中 (read_partition)
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- 将文件中的内容写至分区 (write_partition)
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- 擦除分区 (erase_partition)
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- 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)
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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。
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Python API
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首先请确保已导入 `parttool` 模块。
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.. code-block:: python
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import sys
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import os
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idf_path = os.environ["IDF_PATH"] # 从环境中获取 IDF_PATH 的值
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parttool_dir = os.path.join(idf_path, "components", "partition_table") # parttool.py 位于 $IDF_PATH/components/partition_table 下
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sys.path.append(parttool_dir) # 使能 Python 寻找 parttool 模块
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from parttool import * # 导入 parttool 模块内的所有名称
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要使用分区工具的 Python API，第一步是创建 `ParttoolTarget`：
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.. code-block:: python
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# 创建 partool.py 的目标设备，并将目标设备连接到串行端口 /dev/ttyUSB1
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target = ParttoolTarget("/dev/ttyUSB1")
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现在，可使用创建的 `ParttoolTarget` 在目标设备上完成操作：
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.. code-block:: python
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# 擦除名为 'storage' 的分区
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target.erase_partition(PartitionName("storage"))
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# 读取类型为 'data'、子类型为 'spiffs' 的分区，保存至文件 'spiffs.bin'
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target.read_partition(PartitionType("data", "spiffs"), "spiffs.bin")
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# 将 'factory.bin' 文件的内容写至 'factory' 分区
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target.write_partition(PartitionName("factory"), "factory.bin")
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# 打印默认启动分区的大小
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storage = target.get_partition_info(PARTITION_BOOT_DEFAULT)
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print(storage.size)
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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。
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更多关于 Python API 的信息，请查看分区工具的代码注释。
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命令行界面
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`parttool.py` 的命令行界面具有如下结构：
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.. code-block:: bash
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parttool.py [command-args] [subcommand] [subcommand-args]
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- command-args - 执行主命令 (parttool.py) 所需的实际参数，多与目标设备有关
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- subcommand - 要执行的操作
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- subcommand-args - 所选操作的实际参数
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.. code-block:: bash
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# 擦除名为 'storage' 的分区
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parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" erase_partition --partition-name=storage
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# 读取类型为 'data'、子类型为 'spiffs' 的分区，保存到 'spiffs.bin' 文件
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parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" read_partition --partition-type=data --partition-subtype=spiffs --output "spiffs.bin"
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# 将 'factory.bin' 文件中的内容写入到 'factory' 分区
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parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" write_partition --partition-name=factory --input "factory.bin"
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# 打印默认启动分区的大小
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parttool.py --port "/dev/ttyUSB1" get_partition_info --partition-boot-default --info size
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更多信息可用 `--help` 指令查看：
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.. code-block:: bash
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# 显示可用的子命令和主命令描述
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parttool.py --help
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# 显示子命令的描述
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parttool.py [subcommand] --help
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.. _secure boot: security/secure-boot-v1.rst
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