基于Arduino IDE进行的ESP32编程方案

ESP模块因其Wi-Fi功能（如ESP8266、ESP-12E等）而广受欢迎。这些都是具有Wi-Fi功能的强大微控制器模块。还有一个ESP模块，它比以前的ESP模块更强大，更通用 - 其名称为ESP32。它具有蓝牙和Wi-Fi连接，并在许多物联网项目中使用了ESP32。但是很少有人知道ESP32是双核微控制器。

ESP32具有两个32位Tensilica Xtensa LX6微处理器，这使其成为功能强大的双核（core0和core1）微控制器。有单核和双核两种版本。但是双核版本更受欢迎，因为它们之间没有明显的价格差异。

 

可以使用Arduino IDE、Espressif IDF、Lua RTOS等对ESP32进行编程。使用Arduino IDE进行编程时，由于Core0已编程用于RF通信，因此代码仅在Core1上运行。但是在本篇文章中，我们将展示如何使用ESP32的两个内核同时执行两项操作。在这里，第一个任务是使板载LED闪烁，第二个任务是从DHT11传感器获取温度数据。

首先让我们看看多核处理器比单核的优势。

多核处理器的优势

1.  当有两个以上的进程要同时工作时，多核处理器很有用。

2.  由于工作分布在不同的内核之间，因此速度提高了，并且可以同时完成多个过程。

3.  可以降低功耗，因为当任意内核处于空闲模式时，它可以用来关闭当时不使用的外围设备。

4.  与单核处理器相比，双核处理器在不同线程之间切换的频率更低，因为它们可以一次处理两个，而不是一次处理一个线程。

ESP32和FreeRTOS

ESP32开发板已经安装了FreeRTOS固件。 FreeRTOS是开源的实时操作系统，在多任务处理中非常有用。 RTOS有助于管理资源并最大程度地提高系统性能。 FreeRTOS具有许多用于不同目的的API函数，使用这些API，我们可以创建任务并使它们运行在不同的内核上。

FreeRTOS API的完整文档可以在这里找到。我们将尝试在代码中使用一些API来构建在两个内核上运行的多任务应用程序。

查找ESP32内核ID

在这里，我们将使用Arduino IDE将代码上传到ESP32。要知道运行代码的Core ID，有一个API函数

xPortGetCoreID()

可以从void setup()和void loop()函数中调用此函数，以了解运行这些函数的内核ID。

您可以通过上传以下草图来测试此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());

}

上传完上述草图后，打开串口监视器，您会发现这两个函数都在core1上运行，如下所示。

 

从以上观察结果可以得出结论，默认的Arduino草图始终在core1上运行。

ESP32双核编程

Arduino IDE支持在ESP32运行FreeRTOS，而FreeRTOS API允许我们创建可以在两个内核上独立运行的任务。任务是一段在开发板上执行某些操作的代码，例如LED闪烁、发送温度等。

以下函数用于创建可以在两个内核上运行的任务。在此函数中，我们必须提供一些参数，例如优先级、内核ID等。

现在，按照以下步骤创建任务和任务函数。

1.  首先，在void setup函数中创建任务。在这里，我们将创建两个任务，一个任务是每0.5秒闪烁一次LED，另一任务是每2秒获得温度读数。

xTaskCreatePinnedToCore()函数使用7个参数：

●    实现任务的函数名称（task1）

●    任务的任何名称（“ task1”等）

●    分配给任务的堆栈大小，以字为单位

●    任务输入参数（可以为NULL）

●    任务的优先级（0是最低优先级）

●    任务句柄（可以为NULL）

●    任务将运行的内核ID（0或1）

现在，通过在xTaskCreatePinnedToCore()函数中提供所有参数来创建Task1，以使指示灯闪烁。

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

同样，为任务2创建Task2，并在第7个参数中将内核ID设置为1。

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

您可以根据任务的复杂性更改优先级和堆栈大小。

2.  现在，我们将实现Task1code和Task2code函数。这些函数包含所需任务的代码。在本例中，第一个任务将使LED闪烁，另一个任务将获取温度。因此，在void setup函数之外，为每个任务创建两个单独的函数。

Task1code函数实现了0.5秒后板上LED闪烁，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);

}

}

同样，实现Task2code函数以获取温度。

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.  此处的void loop函数将保持为空。 我们已经知道loop和setup函数在core1上运行，因此您也可以在void loop函数中实现core1任务。

现在代码部分已经结束，因此只需在“Tool”菜单中选择ESP32板，即可使用Arduino IDE上传代码。 确保已将DHT11传感器连接到ESP32的D13引脚。

现在，可以在串口监视器上监视结果，如下所示：

可以通过使用ESP32的双核同时运行多个任务来构建诸如实时系统之类的复杂应用程序。
编辑：hfy