ESP模塊因其Wi-Fi功能（如ESP8266、ESP-12E等）而廣受歡迎。這些都是具有Wi-Fi功能的強(qiáng)大微控制器模塊。還有一個(gè)ESP模塊，它比以前的ESP模塊更強(qiáng)大，更通用 - 其名稱為ESP32。它具有藍(lán)牙和Wi-Fi連接，并在許多物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中使用了ESP32。但是很少有人知道ESP32是雙核微控制器。

ESP32具有兩個(gè)32位TensilicaXtensa LX6微處理器，這使其成為功能強(qiáng)大的雙核（core0和core1）微控制器。有單核和雙核兩種版本。但是雙核版本更受歡迎，因?yàn)樗鼈冎g沒(méi)有明顯的價(jià)格差異。

可以使用Arduino IDE、Espressif IDF、Lua RTOS等對(duì)ESP32進(jìn)行編程。使用Arduino IDE進(jìn)行編程時(shí)，由于Core0已編程用于RF通信，因此代碼僅在Core1上運(yùn)行。但是在本篇文章中，我們將展示如何使用ESP32的兩個(gè)內(nèi)核同時(shí)執(zhí)行兩項(xiàng)操作。在這里，第一個(gè)任務(wù)是使板載LED閃爍，第二個(gè)任務(wù)是從DHT11傳感器獲取溫度數(shù)據(jù)。

首先讓我們看看多核處理器比單核的優(yōu)勢(shì)。

多核處理器的優(yōu)勢(shì)

1.當(dāng)有兩個(gè)以上的進(jìn)程要同時(shí)工作時(shí)，多核處理器很有用。

2.由于工作分布在不同的內(nèi)核之間，因此速度提高了，并且可以同時(shí)完成多個(gè)過(guò)程。

3.可以降低功耗，因?yàn)楫?dāng)任意內(nèi)核處于空閑模式時(shí)，它可以用來(lái)關(guān)閉當(dāng)時(shí)不使用的外圍設(shè)備。

4.與單核處理器相比，雙核處理器在不同線程之間切換的頻率更低，因?yàn)樗鼈兛梢砸淮翁幚韮蓚€(gè)，而不是一次處理一個(gè)線程。

ESP32和FreeRTOS

ESP32開(kāi)發(fā)板已經(jīng)安裝了FreeRTOS固件。 FreeRTOS是開(kāi)源的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在多任務(wù)處理中非常有用。 RTOS有助于管理資源并最大程度地提高系統(tǒng)性能。 FreeRTOS具有許多用于不同目的的API函數(shù)，使用這些API，我們可以創(chuàng)建任務(wù)并使它們運(yùn)行在不同的內(nèi)核上。

FreeRTOS API的完整文檔可以在這里找到。我們將嘗試在代碼中使用一些API來(lái)構(gòu)建在兩個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行的多任務(wù)應(yīng)用程序。

查找ESP32內(nèi)核ID

在這里，我們將使用Arduino IDE將代碼上傳到ESP32。要知道運(yùn)行代碼的Core ID，有一個(gè)API函數(shù)

xPortGetCoreID()

可以從void setup()和void loop()函數(shù)中調(diào)用此函數(shù)，以了解運(yùn)行這些函數(shù)的內(nèi)核ID。

您可以通過(guò)上傳以下草圖來(lái)測(cè)試此API：

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.print("setup() function running on core: ");

Serial.println(xPortGetCoreID());

}

void loop() {

Serial.print("loop() function running on core: ");

Serial.println(xPortGetCoreID());

}

上傳完上述草圖后，打開(kāi)串口監(jiān)視器，您會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)函數(shù)都在core1上運(yùn)行，如下所示。

從以上觀察結(jié)果可以得出結(jié)論，默認(rèn)的Arduino草圖始終在core1上運(yùn)行。

ESP32雙核編程

Arduino IDE支持在ESP32運(yùn)行FreeRTOS，而FreeRTOS API允許我們創(chuàng)建可以在兩個(gè)內(nèi)核上獨(dú)立運(yùn)行的任務(wù)。任務(wù)是一段在開(kāi)發(fā)板上執(zhí)行某些操作的代碼，例如LED閃爍、發(fā)送溫度等。

以下函數(shù)用于創(chuàng)建可以在兩個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行的任務(wù)。在此函數(shù)中，我們必須提供一些參數(shù)，例如優(yōu)先級(jí)、內(nèi)核ID等。

現(xiàn)在，按照以下步驟創(chuàng)建任務(wù)和任務(wù)函數(shù)。

1.首先，在void setup函數(shù)中創(chuàng)建任務(wù)。在這里，我們將創(chuàng)建兩個(gè)任務(wù)，一個(gè)任務(wù)是每0.5秒閃爍一次LED，另一任務(wù)是每2秒獲得溫度讀數(shù)。

xTaskCreatePinnedToCore()函數(shù)使用7個(gè)參數(shù)：

● 實(shí)現(xiàn)任務(wù)的函數(shù)名稱（task1）

● 任務(wù)的任何名稱（“ task1”等）

● 分配給任務(wù)的堆棧大小，以字為單位

● 任務(wù)輸入?yún)?shù)（可以為NULL）

● 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)（0是最低優(yōu)先級(jí)）

● 任務(wù)句柄（可以為NULL）

● 任務(wù)將運(yùn)行的內(nèi)核ID（0或1）

現(xiàn)在，通過(guò)在xTaskCreatePinnedToCore()函數(shù)中提供所有參數(shù)來(lái)創(chuàng)建Task1，以使指示燈閃爍。

xTaskCreatePinnedToCore(Task1code, "Task1", 10000, NULL, 1, NULL,0);

同樣，為任務(wù)2創(chuàng)建Task2，并在第7個(gè)參數(shù)中將內(nèi)核ID設(shè)置為1。

xTaskCreatePinnedToCore(Task2code, "Task2", 10000, NULL, 1, NULL,1);

您可以根據(jù)任務(wù)的復(fù)雜性更改優(yōu)先級(jí)和堆棧大小。

2.現(xiàn)在，我們將實(shí)現(xiàn)Task1code和Task2code函數(shù)。這些函數(shù)包含所需任務(wù)的代碼。在本例中，第一個(gè)任務(wù)將使LED閃爍，另一個(gè)任務(wù)將獲取溫度。因此，在void setup函數(shù)之外，為每個(gè)任務(wù)創(chuàng)建兩個(gè)單獨(dú)的函數(shù)。

Task1code函數(shù)實(shí)現(xiàn)了0.5秒后板上LED閃爍，如下所示：

Void Task1code( void * parameter) {

Serial.print("Task1 running on core ");

Serial.println(xPortGetCoreID());

for(;;) {//infinite loop

digitalWrite(led, HIGH);

delay(500);

digitalWrite(led, LOW);

??delay(500);

}

}

同樣，實(shí)現(xiàn)Task2code函數(shù)以獲取溫度。

void Task2code( void * pvParameters ){

Serial.print("Task2 running on core ");

Serial.println(xPortGetCoreID());

for(;;){

float t = dht.readTemperature();

Serial.print("Temperature: ");

Serial.print(t);

delay(2000);

}

}

3.此處的void loop函數(shù)將保持為空。 我們已經(jīng)知道loop和setup函數(shù)在core1上運(yùn)行，因此您也可以在void loop函數(shù)中實(shí)現(xiàn)core1任務(wù)。

現(xiàn)在代碼部分已經(jīng)結(jié)束，因此只需在“Tool”菜單中選擇ESP32板，即可使用Arduino IDE上傳代碼。 確保已將DHT11傳感器連接到ESP32的D13引腳。

現(xiàn)在，可以在串口監(jiān)視器上監(jiān)視結(jié)果，如下所示：

可以通過(guò)使用ESP32的雙核同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)來(lái)構(gòu)建諸如實(shí)時(shí)系統(tǒng)之類的復(fù)雜應(yīng)用程序。
編輯：hfy