ESP 模塊因其 Wi-Fi 功能而廣受歡迎，例如ESP8266、ESP-12E等。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——它的名字是ESP32。它具有藍(lán)牙和 Wi-Fi 連接，我們已經(jīng)解釋了 ESP32 的 BLE 功能，并在許多物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中使用了 ESP32 。但很少有人知道ESP32 是雙核微控制器。

ESP32具有兩個(gè) 32 位 Tensilica Xtensa 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。它有單核和雙核兩種變體。但雙核版本更受歡迎，因?yàn)闆]有明顯的價(jià)格差異。

ESP32 可以使用 Arduino IDE、Espressif IDF、Lua RTOS 等進(jìn)行編程。使用 Arduino IDE 進(jìn)行編程時(shí)，代碼只能在 Core1 上運(yùn)行，因?yàn)?Core0 已經(jīng)針對射頻通信進(jìn)行了編程。但這是本教程，我們將展示如何使用 ESP32的兩個(gè)內(nèi)核同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)操作。這里的第一個(gè)任務(wù)是閃爍板載 LED，第二個(gè)任務(wù)是從 DHT11 傳感器獲取溫度數(shù)據(jù)。

讓我們首先看看多核處理器相對于單核的優(yōu)勢。

多核處理器的優(yōu)勢

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

由于工作分布在不同的內(nèi)核之間，它的速度會(huì)提高，并且可以同時(shí)完成多個(gè)進(jìn)程。

可以降低功耗，因?yàn)楫?dāng)任何內(nèi)核處于空閑模式時(shí)，它都可以用來關(guān)閉當(dāng)時(shí)未使用的外圍設(shè)備。

雙核處理器必須比單核處理器更少地在不同線程之間切換，因?yàn)樗鼈兛梢砸淮翁幚韮蓚€(gè)而不是一次處理一個(gè)。

ESP32 和 FreeRTOS

ESP32 板上已經(jīng)安裝了 FreeRTOS 固件。FreeRTOS 是一個(gè)開源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在多任務(wù)處理中非常有用。RTOS 有助于管理資源和最大化系統(tǒng)性能。FreeRTOS 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)并使它們在不同的內(nèi)核上運(yùn)行。

可以在此處找到 FreeRTOS API 的完整文檔。我們將嘗試在代碼中使用一些 API 來構(gòu)建將在兩個(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中。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)調(diào)用此函數(shù)，以了解運(yùn)行這些函數(shù)的核心 ID。

您可以通過上傳以下草圖來測試此 API：

無效設(shè)置（） { 
  Serial.begin（115200）；
  Serial.print("setup() 函數(shù)在核心上運(yùn)行："); 
  Serial.println(xPortGetCoreID()); 
} 
void loop() { 
  Serial.print("loop() 函數(shù)在核心上運(yùn)行："); 
  Serial.println(xPortGetCoreID()); 
}

上傳上面的草圖后，打開串口監(jiān)視器，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)功能都在 core1 上運(yùn)行，如下圖所示。

從以上觀察可以得出結(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 ESP32 的 FreeRTOS，F(xiàn)reeRTOS 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)是在板上執(zhí)行一些操作的代碼，例如閃爍的 LED、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)。在這個(gè)函數(shù)中，我們必須給出一些參數(shù)，比如優(yōu)先級、核心 ID 等。

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

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)用于每 0.5 秒后閃爍 LED，另一個(gè)任務(wù)是每 2 秒后獲取溫度讀數(shù)。

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

實(shí)現(xiàn)任務(wù)的函數(shù)名（task1）

任務(wù)的任何名稱（“task1”等）

以字為單位分配給任務(wù)的堆棧大小（1 個(gè)字=2 字節(jié)）

任務(wù)輸入?yún)?shù)（可以為NULL）

任務(wù)的優(yōu)先級（0為最低優(yōu)先級）

任務(wù)句柄（可以為 NULL）

任務(wù)將運(yùn)行的核心 ID（0 或 1）

現(xiàn)在，通過在 xTaskCreatePinnedToCore() 函數(shù)中提供所有參數(shù)來創(chuàng)建用于閃爍 LED 的 Task1 。

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

同樣，為 Task2創(chuàng)建 Task2并在第 7個(gè)參數(shù)中設(shè)置 core id 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。在我們的例子中，第一個(gè)任務(wù)將閃爍 LED，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功能實(shí)現(xiàn)了 0.5 秒后閃爍板載 LED，如下所示。

void Task1code( void * parameter) { 
Serial.print("Task1 在核心上運(yùn)行"); 
Serial.println(xPortGetCoreID()); 
for(;;) {//無限循環(huán)
digitalWrite(led, HIGH); 
延遲（500）；
digitalWrite(led, LOW);
延遲(500); 
} 
}

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

void Task2code( void * pvParameters ){ 
  Serial.print("Task2 在核心上運(yùn)行"); 
  Serial.println(xPortGetCoreID()); 
  for(;;){
    浮動(dòng) t = dht.readTemperature(); 
     Serial.print("溫度："); 
     序列號.print(t); 
   延遲（2000）；
  } 
}

3. 這里的void 循環(huán)函數(shù)將保持為空。我們已經(jīng)知道循環(huán)和設(shè)置函數(shù)在 core1 上運(yùn)行，因此您也可以在void 循環(huán)函數(shù)中實(shí)現(xiàn) core1 任務(wù)。

現(xiàn)在編碼部分已經(jīng)結(jié)束，所以只需在工具菜單中選擇 ESP32 板，使用 Arduino IDE 上傳代碼。確保您已將 DHT11 傳感器連接到 ESP32 的引腳 D13。

現(xiàn)在可以在 Serial Monitor 或 Arduino IDE 上監(jiān)控結(jié)果，如下所示：

通過使用 ESP32 的雙核同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，可以構(gòu)建像實(shí)時(shí)系統(tǒng)這樣的復(fù)雜應(yīng)用。

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 13

#define DHTTYPE DHT11

const int led = 2;

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

無效設(shè)置（） {

Serial.begin（115200）；

pinMode（LED，輸出）；

dht.begin();

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

延遲（500）；

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

延遲（500）；

}

void Task1code( void * pvParameters ){

Serial.print("Task1 在核心上運(yùn)行");

Serial.println(xPortGetCoreID());

for(;;){

digitalWrite(led, HIGH);

延遲（300）；

數(shù)字寫入（領(lǐng)導(dǎo)，低）；

延遲（300）；

}

}

void Task2code( void * pvParameters ){

Serial.print("Task2 在核心上運(yùn)行");

Serial.println(xPortGetCoreID());

for(;;){

浮動(dòng) h = dht.readHumidity();

浮動(dòng) t = dht.readTemperature();

浮動(dòng) f = dht.readTemperature(true);

Serial.print("溫度：");

序列號.print(t);

Serial.print(" *C \n ");

if (isnan(h) || isnan(t) || isnan(f)) {

Serial.println("讀取 DHT 傳感器失敗！");

返回;

}

延遲（2000）；

}

}

無效循環(huán)（） {

}