查看: 9845|回复: 1

[ESP32系列教程] ESP32 Arduino教程：使用FreeRTOS函数

引言

本文主要介绍ESP32平台上FreeRTOS（https://www.freertos.org/）的一些基本概念。

首先，使用Arduino IDE在ESP32平台上编写代码时，有一点非常重要，那就是我们可以使用FreeRTOS库中的众多函数。库里提供的这个例子：（使用信号量和互斥量）就很清楚地说明了这一点。

FreeRTOS库可由GitHub仓库访问：https://github.com/espressif/arduino-esp32/tree/3c071e1d899707bc4d63aed63de4772f62d5be53/tools/sdk/include/freertos/freertos 。

所以，FreeRTOS函数为我们提供了非常强大的工具组合，使我们能够获得Arduino内生支持之外的更强功能。

话虽如此，使用Arduino函数其实也能实现同样的功能，我们将在后续帖子中对此进行说明。举例来说，我们将使用常规的Serial.begin和Serial.print将消息输出到串口。

要解释清楚操作系统中的任务和多任务概念，对于一篇入门级帖子来说无疑过于复杂。但是，在网上有许多很好的资料都对这些概念进行了解释。而且FreeRTOS也提供了非常细致的说明。

因此，我会在以后的帖子里提供一些背景材料，当然有些内容仍然不会涉及。但是我会在相关内容中提供一些链接，以帮助您更好地学习和理解。

接下来，我会先简要解释一下什么是FreeRTOS以及什么是任务。

什么是FreeRTOS？

FreeRTOS是运行在微控制器上的一种实时操作系统[1]。鉴于微控制器资源有限，其上所运行的操作系统当然也需要进行精心设计。

不管怎样，正如上文所说，FreeRTOS是一款实时操作系统-一种比较特殊的操作系统。为了理解什么是实时操作系统，我们需要先看一下平常所使用的普通操作系统。

举例来说，在我们使用Windows或Linux时，我们可以同时打开多个进程和应用程序，而且它们看起来都是同时运行的。对最终用户来说，这一点显而易见。

但是，对于单核计算机来说（多核系统会更复杂，但是我们还是以简单的例子来进行说明），一次只能执行一个进程[2]。所以，计算机其实是在多个任务之间非常快速地进行切换，以至于用户感觉好像一切都在同时进行[2]。

进程的切换通常依赖于不同的算法（https://www.studytonight.com/operating-system/cpu-scheduling.php），但是都能保证每个进程获得足够的CPU执行时间。当然，具体细节取决于实际的操作系统。一般来说，我们无法预测多个进程的执行过程，因为这个过程并非确定不变。

另一方面，实时操作系统内置的调度程序具有确定的执行方式[1]，以满足应用程序的实时需求（http://scitechconnect.elsevier.com/real-time-embedded-systems/）。需要注意的是，实时执行只是意味着满足确定的执行时限要求[3]，并不一定能实现更快的速度。

因此，就以Arduino环境下为例，我们就可以实现并行运行，而无需像之前那样顺序地执行每个任务。最重要的是，我们可以根据优先级预测具体的执行过程，从而对所有任务都有更多的掌控。

什么是任务？

任务是实时操作系统的基本模块[4]。它们在自己的上下文中执行，调度程序负责决定单核CPU在某个时刻[5]应该执行哪个任务。

尽管如此，如前文所述，我们可以并行运行多个任务（每次只执行一个任务，但是可以有更多的实例），因此代码编写就会更加简单。

在FreeRTOS中，任务通常需要使用符合预定义原型[6]要求的C函数实现，如下文所述。

[mw_shl_code=applescript,true]void taskImplementingFunction( void * parameter )[/mw_shl_code]

因此，任务是一个非常重要的概念，我们将在今后的教程中详细分析。

注：本文作者是Nuno Santos，他是一位和蔼可亲的电子和计算机工程师，住在葡萄牙里斯本 (Lisbon)。

他写了200多篇有关ESP32、ESP8266的有用的教程和项目。

查看更多ESP32/ESP8266教程和项目：

中文版教程： ESP32教程合集

英文版教程： ESP32 tutorial 合集