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ESP32基础知识-多任务

news 2026/7/3 12:27:01

一、前提案例

1、单 LED 小灯控制

要求： LED灯每秒闪烁一次。

设备：Esp32开发板、面包板、led灯珠、电阻150欧

实现代码：

#include <Arduino.h>

#define LED_PIN 23 // 23号引脚

void setup()

{

Serial.begin(115200);

pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

}

void loop()

{

digitalWrite(LED_PIN, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(LED_PIN, LOW);

delay(1000);

}

2、双 LED 小灯控制

要求： led1 小灯 每隔1s亮1次，led2 小灯 每隔3s亮1次。
按照 单 LED 小灯控制方式实现去观察效果。

#include <Arduino.h>

#define LED_PIN1 23 // 23号引脚

#define LED_PIN2 22 // 22号引脚

void setup()

{

Serial.begin(115200);

pinMode(LED_PIN1, OUTPUT);

pinMode(LED_PIN2, OUTPUT);

}

void loop()

{

// LED1小灯 每隔1s亮一次

digitalWrite(LED_PIN1, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(LED_PIN1, LOW);

delay(1000);

// LED3小灯 每隔3s亮一次

digitalWrite(LED_PIN2, HIGH);

delay(3000);

digitalWrite(LED_PIN2, LOW);

delay(3000);

}

二、问题分析

1、观察现象

双 LED 小灯控制中要求： led1 小灯 每隔1s亮1次，led2 小灯 每隔3s亮1次。 通过从上面的双 LED 小灯控制实验中可以看出：

  • LED1从熄灭到点亮，中间经历了7s 【1 + 3 + 3】
  • LED2从熄灭到点亮，中间经历了5s 【1 + 1 + 3】

2、原因与解决方案

通过观察代码发现，原因是在代码的 loop函数中的逻辑，它是一行行按顺序往下执行的，LED1和LED2的控制逻辑会相互影响，最终造成延迟增大。

为了实现 led1 小灯 每隔1s亮1次，led2 小灯 每隔3s亮1次 的需求，我们需要引入多任务即RTOS（Real-Time Operating System, 实时操作系统），让两个任务相互不干扰，“同时”运行。

注意：RTOS的实现有很多，其中开源免费的FreeRTOS广受欢迎。

三、FreeRTOS

FreeRTOS是市场领先的面向微控制器和小型微处理器的实时操作系统(RTOS)，与世界领先的芯片公司合作开发，现在每 170 秒下载一次。FreeRTOS 通过 MIT 开源许可免费分发，包括一个内核和一组不断丰富的 IoT 库，适用于所有行业领域。FreeRTOS 的构建突出可靠性和易用性。

FreeRTOS是RTOS中开源免费的。ESP32的Arduino框架里面已经内置了FreeRTOS框架，并且对ESP32的双核进行了完美的适配，所以我们在使用时，无需引入第三方库就可以直接使用。

四、FreeRTOS多任务函数

1、xTaskCreate函数

static inline IRAM_ATTR BaseType_t xTaskCreate(

TaskFunction_t pvTaskCode,

const char * const pcName,

const uint32_t usStackDepth,

void * const pvParameters,

UBaseType_t uxPriority,

TaskHandle_t * const pxCreatedTask

)

  • pvTaskCode：任务函数(任务要执行的逻辑)，返回值必须为void，只有一个参数，参数类型必须为void*
  • pcName：自定义任务的名称，一个字符串，主要为了方便排查问题；
  • usStackDepth：给任务分配的最大堆栈大小，比如2048，单位是字节，这个值需要根据任务复杂度来选择，一般简单的任务，2048~4096范围的值就足够，如果该任务需要处理的逻辑确实比较繁重，可以适当增大，比如8192
  • pvParameters：传递给任务的参数，类型是void*;
  • uxPriority：任务优先级，取值范围为[0, 24]，数字越大，优先级越高
  • pxCreatedTask：用于接收该任务的句柄，后续对该任务的操作，需要基于该句柄完成。

2、实现步骤

01、定义任务函数pvTaskCode

定义 pvTaskCode 任务函数handle_led1 和 handle_led2，参数都只有1个，参数类型必须为void*， 且返回值为void类型。

=================================================================

void handle_led1(void *ptr)
{
pinMode(LED1, OUTPUT);
char *param = (char *)ptr;
Serial.print(param);
Serial.println(" started");
while (1)
{
digitalWrite(LED1, HIGH);
vTaskDelay(1000);
digitalWrite(LED1, LOW);
vTaskDelay(1000);
}
vTaskDelete(NULL);
}

================================================================

void handle_led2(void *ptr)
{
pinMode(LED2, OUTPUT);
char *param = (char *)ptr;
Serial.print(param);
Serial.println(" started");
while (1)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
vTaskDelay(3000);
digitalWrite(LED2, LOW);
vTaskDelay(3000);
}
vTaskDelete(NULL);
}

=================================================================

02、定义任务名称

分别为handle_led1 和 handle_led2任务函数定义任务名称: "task1"、"task2"

03、设置堆栈大小

分别为handle_led1 和 handle_led2任务设置堆栈大小：2048、2048

04、设置任务参数

分别为handle_led1 和 handle_led2设置任务的参数，类型是void*:(void *)"led1"、(void *)"led2"

05、设置优先级

分别为handle_led1 和 handle_led2设置任务的优先级分别为：1、1

06、设置任务句柄

分别为handle_led1 和 handle_led2设置任务句柄：

TaskHandle_t task1; TaskHandle_t task2;

3、完整xTaskCreate函数

xTaskCreate(handle_led1,"task1",2048,(void *)"led1",1,&task1);
xTaskCreate(handle_led2,"task2",2048,(void *)"led2",1,&task2);

4、双 LED 小灯控制多任务执行

#include <Arduino.h>

#define LED1 23 // 控制第一颗LED灯的引脚
#define LED2 22 // 控制第二颗LED灯的引脚

TaskHandle_t task1;
TaskHandle_t task2;

void handle_led1(void *ptr)
{
pinMode(LED1, OUTPUT);
char *param = (char *)ptr;
Serial.print(param);
Serial.println(" started");
while (1)
{
digitalWrite(LED1, HIGH);
vTaskDelay(1000);
digitalWrite(LED1, LOW);
vTaskDelay(1000);
}
vTaskDelete(NULL);
}

void handle_led2(void *ptr)
{
pinMode(LED2, OUTPUT);
char *param = (char *)ptr;
Serial.print(param);
Serial.println(" started");
while (1)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
vTaskDelay(3000);
digitalWrite(LED2, LOW);
vTaskDelay(3000);
}
vTaskDelete(NULL);
}

void setup()

{

Serial.begin(115200);

pinMode(LED_PIN1, OUTPUT);

pinMode(LED_PIN2, OUTPUT);

xTaskCreate(handle_led1, "task1_led", 2048, (void *)"led1", 1, &task1);

xTaskCreate(handle_led2, "task2_led", 2048, (void *)"led2", 1, &task2);

}

void loop()
{
}

五、其他函数

1、vTaskDelete函数：

  • xTaskToDelete：表示要删除的任务的句柄，这个句柄就是上面xTaskCreate函数中传入的最后一个参数~，如果参数设置为NULL，表示删除当前任务。一般建议，该函数在每个任务运行结束时传入NULL调用，不建议跨任务删除，有些情况下会产生一些不可预知的问题。

2、 vTaskDelay函数

delay的底层函数也是这个函数。

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )

xTicksToDelay是延迟的ticks数，对于ESP32，一个tick等于1ms，所以要延迟3秒，就应该调用vTaskDelay(3000)

六、任务绑定CPU

将创建的任务绑定到固定的cpu执行。

BaseType_t xTaskCreatePinnedToCore(

TaskFunction_t pvTaskCode,
const char * const pcName,
const uint32_t usStackDepth,
void * const pvParameters,
UBaseType_t uxPriority,
TaskHandle_t * const pvCreatedTask,
const BaseType_t xCoreID

);

xCoreID 是cpu编号

完整案例：

#include <Arduino.h>

#define LED_PIN1 23 // 23号引脚

#define LED_PIN2 22 // 22号引脚

TaskHandle_t task1;

TaskHandle_t task2;

void handle_led1(void *pra)

{

char *param = (char *)pra;

Serial.print("handle_led1 传入的数据参数是:");

Serial.println(param);

while (1)

{

Serial.print("handle_led1 绑定的CPU是:");

Serial.println(xPortGetCoreID());

digitalWrite(LED_PIN1, HIGH);

vTaskDelay(1000);

digitalWrite(LED_PIN1, LOW);

vTaskDelay(1000);

}

vTaskDelete(NULL);

}

void handle_led2(void *pra)

{

char *param = (char *)pra;

Serial.print("handle_led2 传入的数据参数是:");

Serial.println(param);

while (1)

{

Serial.print("handle_led2 绑定的CPU是:");

Serial.println(xPortGetCoreID());

digitalWrite(LED_PIN2, HIGH);

vTaskDelay(3000);

digitalWrite(LED_PIN2, LOW);

vTaskDelay(3000);

}

vTaskDelete(NULL);

}

void setup()

{

Serial.begin(115200);

pinMode(LED_PIN1, OUTPUT);

pinMode(LED_PIN2, OUTPUT);

xTaskCreatePinnedToCore(handle_led1, "task1_led", 2048, (void *)"led1", 1, &task1, 0);

xTaskCreatePinnedToCore(handle_led2, "task2_led", 2048, (void *)"led2", 1, &task2, 1);

}

void loop()

{

}

http://www.gsyq.cn/news/1627292.html

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