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[ESP32系列教程] ESP32 Arduino教程：FreeRTOS队列性能测试

在这个esp32 Arduino教程中，我们将对从FreeRTOS队列插入和消费项的性能进行简单分析。测试使用的是一个集成在ESP32开发板中的DFRobot的FireBeetle ESP32模块设备。

介绍

在这篇文章中，我们将简单地分析从FreeRTOS队列中插入和使用队列项的性能。请注意，先前文章：ESP32 Arduino教程：使用FreeRTOS队列进行任务间通信中介绍了如何利用FreeRTOS队列进行任务间通信，在这篇文字中我们将使用完全相同的代码，尽管我们现在要执行的是时间测量任务。

我们将使用millis函数（https://github.com/espressif/ard ... sp32-hal-misc.c#L48）来获得时间测量值。这个函数在其执行过程中使用了FreeRTOSxTaskGetTickCount函数（http://www.freertos.org/a00021.html#xTaskGetTickCount）。

请注意，micros函数（https://www.arduino.cc/en/Reference/Micros）可用于更精确地测量时间，但在撰写本文时，我在使用此函数时遇到了一些问题。因此，我使用了millis函数，虽然它的精确度不如micros函数，但其结果足够实用。

值得一提的是，这将是一个用于检验FreeRTOS队列如何处理插入和使用大量数据的简单测试，因此我们的示例可能不是队列的典型使用示例。此外，我们用于测量性能的方法并不是最精确的，因为我们的目标只是粗略地了解执行操作所需的时间。

代码

我们需要首先声明一个QueueHandle_t类型的全局变量，它将是我们的任务句柄。我们还将把给定时间内队列项的最大数量赋予一个全局变量，它将在随后用于初始化任务。这样，如果想要测试不同大小的队列，我们就可以轻松地控制队列的大小。

我们还将存储6个变量，它们用于计算队列插入和消耗，其中一个变量用于记录每个操作的开始和结束时间，另一个用于计算开始与结束时的时间差，它对应于程序执行时间。

[mw_shl_code=applescript,true]unsigned long startProducing, endProducing, startConsuming, endConsuming, producingTime, consumingTime;

[/mw_shl_code]

setup函数将首先对串口进行初始化，然后初始化队列。为简单起见，我们将使用整数队列，其最大规模等于全局变量queueSize指定的大小。

在创建队列之后进行错误检查，只是为了确认是否可以创建这个队列。了解如何创建及使用FreeRTOS队列的详细指南： ESP32 Arduino教程：FreeRTOS队列。

[mw_shl_code=applescript,true]Serial.begin(112500);

queue = xQueueCreate( queueSize, sizeof( int ) );

if(queue == NULL){

Serial.println("Error creating the queue");

}[/mw_shl_code]

在创建队列之后，我们将创建producer和consumer任务。点击此处了解如何在Arduino内核上使用FreeRTOS任务的教程。我们稍后将指定任务函数。

[mw_shl_code=applescript,true]xTaskCreate(

                  producerTask,    /* Task function. */

                  "Producer",    /* String with name of task. */

                  10000,          /* Stack size in words. */

                  NULL,          /* Parameter passed as input of the task */

                  10,             /* Priority of the task. */

                  NULL);          /* Task handle. */

xTaskCreate(

                  consumerTask,    /* Task function. */

                  "Consumer",    /* String with name of task. */

                  10000,          /* Stack size in words. */

                  NULL,          /* Parameter passed as input of the task */

                  10,             /* Priority of the task. */

                  NULL);          /* Task handle. */[/mw_shl_code]

请注意，两个任务在创建时的优先级均为10，两者中哪个任务的优先级高于setup函数任务，那么它的优先级将被赋值为1，关于优先级的教程：ESP32 Arduino:获取FreeRTOS任务优先级。因此，以下代码只应在两个任务都结束后执行，只要它们不阻碍调用函数即可。

因此，setup函数的余下代码将负责计算生成和使用队列项所花费的时间，并将这些值打印出来。当然，时间计算是通过将操作结束时的时间减去操作开始的时间来实现的，我们将在每个任务中都对此进行了设置。

[mw_shl_code=applescript,true]producingTime = endProducing - startProducing;

Serial.println(producingTime);

consumingTime = endConsuming - startConsuming;

Serial.println(consumingTime);[/mw_shl_code]

现在，我们将编写任务函数代码。与之前的教程：ESP32 Arduino教程：使用FreeRTOS队列进行任务间通信相同，我们只需调用millis函数来获取操作的开始和结束时间。

[mw_shl_code=applescript,true]void producerTask( void * parameter )
{
startProducing = millis();

for( int i = 0;i<queueSize;i++ ){
xQueueSend(queue, &i, portMAX_DELAY);
}

endProducing = millis();

vTaskDelete( NULL );

}

void consumerTask( void * parameter)
{
startConsuming = millis();

int element;

for( int i = 0;i<queueSize;i++ ){
xQueueReceive(queue, &element, portMAX_DELAY);
}

endConsuming = millis();

vTaskDelete( NULL );

}[/mw_shl_code]

最终的源代码如下所示。请注意，您可以尝试使用不同的队列大小来检验不同的执行时间。为了提高易读性，代码中还添加了一些额外的打印显示代码。

[mw_shl_code=applescript,true]QueueHandle_t queue;
int queueSize = 10000;
unsigned long startProducing, endProducing, startConsuming, endConsuming, producingTime, consumingTime;

void setup() {

  Serial.begin(112500);

  queue = xQueueCreate( queueSize, sizeof( int ) );

  if(queue == NULL){
Serial.println("Error creating the queue");
  }

  xTaskCreate(
                  producerTask,    /* Task function. */
                  "Producer",    /* String with name of task. */
                  10000,          /* Stack size in words. */
                  NULL,          /* Parameter passed as input of the task */
                  10,             /* Priority of the task. */
                  NULL);          /* Task handle. */

  xTaskCreate(
                  consumerTask,    /* Task function. */
                  "Consumer",    /* String with name of task. */
                  10000,          /* Stack size in words. */
                  NULL,          /* Parameter passed as input of the task */
                  10,             /* Priority of the task. */
                  NULL);          /* Task handle. */

producingTime = endProducing - startProducing;
Serial.print("Producing time: ");
Serial.println(producingTime);

consumingTime = endConsuming - startConsuming;
Serial.print("Consuming time: ");
Serial.println(consumingTime);
}

void loop() {
  delay(100000);
}

void producerTask( void * parameter )
{
startProducing = millis();

for( int i = 0;i<queueSize;i++ ){
   xQueueSend(queue, &i, portMAX_DELAY);
}

endProducing = millis();

vTaskDelete( NULL );

}

void consumerTask( void * parameter)
{
startConsuming = millis();

int element;

for( int i = 0; i<queueSize; i++ ){
      xQueueReceive(queue, &element, portMAX_DELAY);
}

endConsuming = millis();

vTaskDelete( NULL );

}[/mw_shl_code]

测试代码

为了测试代码，您只需简单地将其上传到ESP32开发板并打开串口监视器即可。您可以看到类似于图1的输出结果，它显示了这两个操作的执行时间。