ESP32重要库示例详解（一）：EEPROM之Preferences库

1. 了解EEPROM

在嵌入式系统开发中，断电后晚能存储少量数据是常见需求。EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种非易失性存储器，即使断电数据也不会丢失。ESP32的EEPROM模拟功能利用闪存空间，方便地模拟传统EEPROM，提供安全、高效的存储方案。需要注意的是，EEPROM 具有一定的擦写寿命限制，在使用时需合理规划以避免过度擦写导致的寿命问题。在这里插入图片描述

1.1 ESP32 的 EEPROM 与传统的 EEPROM 有以下一些区别：

ESP32 的 EEPROM：

集成在芯片内部：作为 ESP32 微控制器的一部分，使用较为方便，无需额外的硬件。
特定的编程接口：ESP32 有其专门的库和编程方式来操作内部的 EEPROM。

传统 EEPROM：

通常是独立的芯片：需要通过特定的引脚与其他电路连接。
容量选择更广泛：可能有多种不同容量规格可供选择，更具灵活性。
可能在一些特定应用场景中更具针对性，例如对容量、读写速度等有更高要求时。
ESP32平台提供了一个内置的EEPROM模拟功能，通过Preferences库，我们可以方便地进行数据的读写。特别的强调地是，当你在Arduino IDE中配置为ESP32开发板时，Preferences库已经默认包含，无需额外导入。

2. Preferences示例

以下是一个简单的示例，演示如何利用Preferences库记录设备的启动次数：

#include <Arduino.h>

/*
 启动计数器示例，利用Preferences库。

 此示例展示了如何使用该库记录设备启动次数。
*/


void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println();
  
  Preferences preferences;
  preferences.begin("my-app", false); // 使用“my-app”命名空间，以防止键名冲突

  // 可以清除整个命名空间或删除特定键
  // preferences.clear();
  // preferences.remove("counter");

  unsigned int counter = preferences.getUInt("counter", 0); // 获取计数器值，不存在则设为0
  counter++;
  Serial.printf("Current counter value: %u\n", counter);

  preferences.putUInt("counter", counter);
  preferences.end();

  Serial.println("Restarting in 10 seconds...");
  delay(10000);
  ESP.restart();
}

void loop() {}

这段代码展示了如何在ESP32上利用Preferences库存储和读取数据。每次设备启动时，它会检查并增加"counter"的值，然后保存。

3. Preferences库的优势

简便的API：使用Preferences库，数据读写操作就像操作字典一样简单。
键值对存储：以键值对形式存储数据，便于管理和查找。
命名空间：通过命名空间避免键名冲突，允许多个功能共享存储空间。
自动类型处理：支持多种数据类型，如整型、字符串，无需手动处理序列化和反序列化。

4. 使用注意事项

键名长度限制：键名长度限制为15个字符，如示例中的"counter"键。
清除数据：可使用clear()清除整个命名空间，或用remove()删除特定键。

5. 示例解析

此示例演示了如何用Preferences库追踪设备启动次数：

setup()函数中，begin（）以只读模式(false)开启"my-app"命名空间。注意不要把参数写为true.
getUInt()检索或初始化"counter"键的值，不存在则设为0。
加1并更新计数器值。
输出当前计数器值。
putUInt()保存计数器值, end()关闭Preferences。
延迟10秒后重启ESP32。

loop()函数中没有其他操作，因为所有逻辑都在setup()中完成。

通过这个例子，我们看到了ESP32如何借助内置的Preferences库简化了EEPROM操作，使数据持久化变得更加直观和高效。

6. 清除命名空间的操作

当将前面的代码烧录到ESP32后，你会发现无论你断电，还是重新烧录上述代码，counter的值都会一起累加。这个counter所在的命名空间会一直占用EEPROM空间，如何清楚除？请用以下代码清除

#include <Preferences.h>

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); // 等待串口初始化完成

  // 开启命名空间，这里以"my-app"为例
  Preferences preferences;
  preferences.begin("my-app", false);

  // 清除该命名空间下的所有数据
  preferences.clear();

  // 关闭命名空间
  preferences.end();

  Serial.println("Preferences namespace 'my-app' has been cleared.");

  // 其他setup代码...
}

void loop() {
  // 主循环中无需操作
}