ESP32单片机基础入门 - 系统基础与调试

4.1 FreeRTOS任务创建（ESP-IDF原生API）

ESP32采用FreeRTOS作为其实时操作系统内核，ESP-IDF提供了原生API来创建和管理任务。

任务创建基础

在FreeRTOS中，任务是程序执行的基本单元。每个任务都有自己的堆栈和优先级。

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

void my_task(void *pvParameters) {
    while(1) {
        // 任务代码
        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);  // 延时1秒
    }
}

void app_main() {
    xTaskCreate(
        my_task,        // 任务函数
        "My Task",       // 任务名称
        2048,            // 堆栈大小(字节)
        NULL,            // 参数指针
        5,               // 优先级(数字越大优先级越高)
        NULL             // 任务句柄指针
    );
}

注意： ESP-IDF中的任务优先级范围是0-25，其中0是最低优先级，25是最高优先级。

任务参数传递

可以通过任务创建时的参数指针向任务传递数据：

typedef struct {
    int id;
    char *name;
} task_params_t;

void parameterized_task(void *pvParameters) {
    task_params_t *params = (task_params_t *)pvParameters;
    ESP_LOGI("TASK", "Task %d: %s started", params->id, params->name);
    // ...
}

void app_main() {
    task_params_t params = {
        .id = 1,
        .name = "Parameterized Task"
    };
    
    xTaskCreate(parameterized_task, "Param Task", 2048, &params, 5, NULL);
}

关键点： 任务堆栈大小需要根据任务需求合理设置，过小会导致堆栈溢出，过大会浪费内存。

任务状态管理

FreeRTOS提供了多种任务管理函数：

// 删除当前任务
vTaskDelete(NULL);

// 挂起任务
vTaskSuspend(task_handle);

// 恢复挂起的任务
vTaskResume(task_handle);

// 延时任务
vTaskDelay(ms / portTICK_PERIOD_MS);

// 精确延时
vTaskDelayUntil(&last_wake_time, ms / portTICK_PERIOD_MS);

4.2 日志系统（ESP_LOGI分级输出）

ESP-IDF提供了强大的日志系统，可以分级输出调试信息，便于开发和故障排查。

日志级别

ESP-IDF日志分为5个级别：

ESP_LOGE - 错误（Error）
ESP_LOGW - 警告（Warning）
ESP_LOGI - 信息（Info）
ESP_LOGD - 调试（Debug）
ESP_LOGV - 详细（Verbose）

#include "esp_log.h"

static const char *TAG = "MY_MODULE";

void some_function() {
    ESP_LOGE(TAG, "This is an error message");
    ESP_LOGW(TAG, "This is a warning message");
    ESP_LOGI(TAG, "This is an info message");
    ESP_LOGD(TAG, "This is a debug message");
    ESP_LOGV(TAG, "This is a verbose message");
}

日志级别配置

可以通过menuconfig或代码设置日志级别：

// 通过menuconfig配置:
// Component config → Log output → Default log verbosity

// 通过代码动态设置:
esp_log_level_set("MY_MODULE", ESP_LOG_INFO);  // 设置特定TAG的日志级别
esp_log_level_set("*", ESP_LOG_WARN);          // 设置所有TAG的日志级别

警告： 生产环境中应将日志级别设置为WARNING或ERROR，以减少不必要的输出和提高性能。

高级日志功能

ESP-IDF还提供了一些高级日志功能：

// 带颜色的日志输出
ESP_LOG_COLOR_E(TAG, "Red error message");
ESP_LOG_COLOR_W(TAG, "Yellow warning message");

// 带时间戳的日志
ESP_LOG_LEVEL_LOCAL(ESP_LOG_INFO, TAG, "Message with local timestamp");

// 十六进制dump
uint8_t buffer[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
ESP_LOG_BUFFER_HEXDUMP(TAG, buffer, sizeof(buffer), ESP_LOG_INFO);

最佳实践： 为每个模块定义不同的TAG，便于日志过滤和分析。TAG名称应简洁且能明确标识模块。