eFuse 是芯片中一块特殊的存储空间,它内部由熔丝相互连接。当流经的电流达到一定程度时,熔丝会被烧断,该位的值会改变。
熔丝熔断是单向的、不可恢复的。因此 eFuse 的值只能被烧写一次,只能由 0 变到 1。在烧写 eFuse 的时候,一定要十分小心,也要注意避免静电、高温等情况,以防 eFuse 被打坏。
乐鑫的芯片类型主要分为以下两类:ESP8266 系列和 ESP32 系列。
ESP8266 系列包括:ESP8266、ESP8285;
ESP32 系列包括:ESP32-D0WDQ6、ESP32-D0WD、ESP32-D2WD、ESP32-D0WDXMM、ESP8689、ESP32-PICO-D2、ESP32-PICO-D4、ESP32-PICO-D4XM。
注:由于 ESP8266 系列的芯片只有 1 个 bit 标识版本区别,ESP32 系列的芯片也只有几个 bit 标识版本区别,接下来的讨论会以 ESP8266 和 ESP32 为例,来介绍这两种芯片的 eFuse。
1. ESP8266 EFUSE 结构
ESP8266 的 EFUSE 大小为 128 bits。主要有两种结构:
通用结构:最常用的 eFuse 结构;
用户定制结构:在通用结构的基础上,用户自行烧写自定义的MAC 地址。
1.1 通用结构
eFuse_bit 位
bit 数
字段
检察规则
[127:124][3:0]
[7:0]
digital_use
必须为 0
[123:122]
[1:0]
flash
不需检查
[121]
[0]
SIP
SIP 封装为 1,非 SIP 封装为 0
[120]
[0]
User_MAC
必须为 0
[119:96]
[23:0]
mac_h
MAC 地址高 24 bit,不检查
[95:88]
[7:0]
mac_h_crc
需等于 mac_h 字段的 crc8 值
[87:80]
[7:0]
reverse_1
必须为 0
[79:76]
[3:0]
flag_1
必须为 10 或 11
[75:60]
[15:0]
reverse_2
必须为 0
[59:56]
[3:0]
version
必须为 2
[55:48]
[7:0]
mac_map
必须为 0
[47:24]
[23:0]
mac_l
MAC 地址低 24 bit,不检查
[23:16]
[7:0]
crc8
等于 MAC 映射和 mac_l 的 crc8 值
[15:5]
[10:0]
reverse_3
必须为 0
[4]
[0]
flag_3
ESP8285 为 1,其他为 0
1.2 用户定制结构
用户可以将通用结构中的保留位,用来定制烧写 MAC 地址。
eFuse_bit 位
bit 数
字段
检察规则
[127:124][3:0]
[7:0]
digital_use
必须为0
[123:122]
[1:0]
flash
ESP8266 必须为 0,SIP 及 ESP8285 不为 0
[120]
[0]
User_MAC
标志位,必须为 1
[119:96]
[23:0]
mac_h
MAC 地址高 24 bit,不检查
[95:88]
[7:0]
mac_h_crc
需等于 mac_h 字段的 crc8 值
[87:80]
[23:16]
user_mac
不检查
[79:76]
[3:0]
flag_1
必须为 10 或 11
[75:60]
[15:0]
user_mac
不检查
[59:56]
[3:0]
version
必须为 2
[55:48]
[7:0]
mac_map
必须为 0
[47:24]
[23:0]
mac_l
MAC 地址低 24 bit,不检查
[23:16]
[7:0]
crc8
等于 MAC 映射和 mac_l 的 crc8 值
[15:8]
[7:0]
user_mac_crc8
需等于用户定制 MAC(24bit) 的 crc8 值
[7:6]
[1:0]
user_mac_map
用户定制 MAC 地址高 24 bit,不检查
[5]
[0]
reserve_3
必须为 0
[4]
[0]
flag_3
ESP8285 为 1,其他为 0
1.4 ESP8266 与 ESP8285 的区别
ESP8266 与 ESP8285 的区别在于,ESP8285 内置了 1 MB 的 flash,可以节省模组上的空间。
这两种芯片在 eFuse 中几乎完全一样,只有一个 bit4(新版)/ bit80 (旧版) 标识了该芯片是 ESP8266 或是 ESP8285。
2. ESP32 eFuse 结构
ESP32 的 eFuse 大小比 ESP8266 大出很多,为 256 bit * 4,分为 4 个 BLOCK 存放 eFuse 信息。
BLOCK1-3 都由 8 个 WORD 组成,BLOCK0 由 7 个 WORD 组成,每个 WORD 大小为 32 bit,共计 256 bit。
2.1 BLOCK0
ESP32 芯片相关的信息时存放在 BLOCK0 中的。
当前对于 ESP32 eFuse 的检查,仅限于 MAC 地址和芯片类型的校验。
BLOCK0 中的 WORD1 和 WORD2 存放的就是 ESP32 的 MAC 地址与 CRC 值。
WORD1 中存放的是 MAC 地址的低 32 bit;
WORD2 中的 [15:0] 存放的是 MAC 地址的高 16 bit;
WORD2 中的 [23:16] 存放的是 CRC8 的值。
WORD3 的部分存放的是芯片类型标识。
WORD3 中的 [2] 存放的是 32pad 标识
WORD3 中的 [15] 存放的是 eco 标识
WORD3 中的 [11:9] 存放的是 version
注:eco 标识了芯片是否针对 PSRAM 进行过工厂返工。如果 eco 为 1,则芯片名称需要以 ‘E’ 结尾。
具体区分如下表:
Device Name
Description
32pad
version
ESP32-D0WDQ6
Original ESP32; 6*6 QFN48
0
0
ESP32-D0WD
Original ESP32; 5*5 QFN48
0
1
ESP32-D2WD
Original ESP32; 5*5 QFN48; 2MB ISSI flash
0
2
ESP32-D0WDXM
Original ESP32 ;5*5 QFN48 ;customized efuse
0
3
ESP8689
Original ESP32; 5*5 QFN32
1
0
ESP32-PICO-D2
Original ESP32 SIP; 7*7 LGA49; 2MB ISSI Flash
0
4
ESP32-PICO-D4
Original ESP32 SIP; 7*7 LGA49; 4MB Flash(GD/MX)
0
5
ESP32-PICO-D4XM
Original ESP32 SIP; 7*7 LGA49; 4MB Flash(GD/MX)
0
6
2.2 BLOCK1 & BLOCK2
这两个 BLOCK 存放的是加密相关的信息。如果启用了 flash 加密,会将密钥放在其中,且一旦打开了 flash 加密功能,BLOCK1 和 BLOCK2 就启用了读写保护,只能读出全 0 数据,无法知道实际的数据。
2.3 BLOCK3
BLOCK3 可支持用户烧写定制 MAC 地址。
eFuse_bit 位
bit 数
字段
检察规则
[184]
[0]
flag
若烧写定制 mac,则为 1
[183:72]
[111:0]
reserve
不检查
[71:8]
[63:0]
mac
进行过4/3编码的mac地址,不检查
[7:0]
[7:0]
mac_crc8
需等于 mac 地址的 crc8 值
3. ESP eFuse 使用
espefuse.py 是用于读取 ESP32 eFuse 的工具。
开头的 eFuses 详细介绍了 ESP32 完整的 BLOCK0 构成。还包括了很多对 eFuse 操作的方法:
dump:读取全 eFuse;
burn_efuse:烧写 eFuse 的某个 WORD;
read_protect_efuse:对某个 WORD 读保护;
write_protect_efuse:对某个 WORD 写保护;
burn_key:烧写加密的密钥;
and so on
调用参数与 esptool.py 接近。
例:如果需要查看 ESP32 的 eFuse,输入--port comX dump,可以得到如下反馈:
espefuse.py v2.2-dev
Connecting.....
EFUSE block 0:
00020100 a445b5f4 003730ae 00008000 00000034 00000000 00000054
EFUSE block 1:
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
EFUSE block 2:
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
EFUSE block 3:
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
如果要查看 efuse 信息,可以在终端输入 espefuse.py --port /dev/ttyUSB0 summary。