小编提到过随着嵌入式平台和框架之间的相互学习和融合,Arduino爱好者的工具箱里的工具也越来越多了,比如时下最流行的支持Arduino IDE开发的“四剑客”:
Arduino UNO R3
UNO作为Arduino官方的标准开发板,血统当然最纯正,各种资源也最丰富。奈何这位“正宫太子”资质确实平平,一颗ATMega328P 8位AVR的心,这几年让人觉得有点“力不从心”了。
STM32F103C8T6 BluePill核心板
我们提到过这块外号叫“BluePill(蓝色药丸)”的STM32F103C8T6核心板,蓝色药丸兄可谓出身世家,STM32家族庞大,兄弟众多,各个领域都有涉及。虽然作为家族小弟,这位仁兄有着32位的ARM心,72MHZ的主频,要身材有身材要模样有模样,还不骄不躁,价格亲民。10块钱不香么,您还要啥自行车?
ESP8266和ESP32两兄弟
这两兄弟可谓是两匹土著黑马,完全没有显赫的家世,纯凭自己骨骼奇异、天赋异禀,借着物联网的大潮顺势而起,备受众人喜爱。在左邻右舍你一勺我一碗的给养下,什么C/C++、Lua、MicroPython、JS、mRuby、BASIC...什么功夫都会点。兄弟特点也很直白,小弟ESP8266只钻研WiFi门,然后就是头铁价格低,不服就肝。大哥ESP32双核心,左手练WiFI,右手练蓝牙,弟弟会的大哥我也全会,价格也很亲民。
那有人可能会问,这“四剑客”里如果分个高下,谁的性能最牛呢?
把四块开发板的参数列张表的话:
纯从参数上判断的话,很多硬件参数是高下立判的,比如说如果我们要比较四块开发板的处理能力最快,那从主频上看,应该是ESP32最猛,毕竟是双核,ESP8266应该比STM32F103稍快,最后才是8位的UNO R3。
理论上应该是这样的,但实际上是这样的么?如果是,那到底快多少呢?今天我们就来实践一下。
判断快的方法其实很简单:大家在同一时间间隔里处理同样的工作,谁的干的活越多谁就越快,或者大家干等量的工作,谁用的时间最少谁就越快。接下去我们就设计几种工作进行比较。
素数运算
素数又称质数,指在大于1的自然数中,除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数。不废话,上代码:
//素数运算实验long start = 0;long max_seconds = 30;long i = 2; // Start at 2long found = 0; // Number of primes we've foundlong lastPrime = 0;
void setup() { Serial.begin(57600);
while (!Serial) { }
Serial.println("Prime calculation starting.");
start = millis();}
void loop() { int prime = is_prime(i); // Check if the number we're on is prime
if (prime == 1) { //Serial.print(i); //Serial.println(" is prime "); lastPrime = i; found++; }
int running_seconds = (millis() - start) / 1000;
if (max_seconds > 0 && (running_seconds >= max_seconds)) { Serial.print("\nFound "); Serial.print(found); Serial.print(" primes in "); Serial.print(max_seconds); Serial.println(" seconds"); Serial.print("Highest prime found was: "); Serial.println(lastPrime); delay(60000);
i = 2; found = 0; start = millis(); }
i++;}
int is_prime(long num) { // Only have to check for divisible for the sqrt(number) int upper = sqrt(num);
// Check if the number is evenly divisible (start at 2 going up) for (long cnum = 2; cnum <= upper; cnum++) { long mod = num % cnum; // Remainder
if (mod == 0) { return 0; } // If the remainer is 0 it's evenly divisible }
return 1; // If you get this far it's prime}
这段代码的作用就是让单片机在30秒的时间内找尽可能多的素数,然后输出找到的素数数目和最大的素数。这里考验的是单片机纯整数运算的能力。
我们让四剑客都运行一遍相同的程序。结果如下:
这里让小编比较惊讶的是STM32F103竟然秒掉了ESP8266,理论被打脸?当然ESP32大哥遥遥领先,默认还只用了一个核。
浮点运算
所谓的浮点运算,简单地理解就是小数的加减乘除运算。因为单片机里处理的都是整数,小数就要用类似科学计数法的方式来表示。小数计算比整数复杂多了,有些单片机比如ESP32内置了单独的浮点计算器。
测试代码如下,即输出10万次浮点运算的耗时:
//浮点运算实验#pragma GCC optimize ("-O0") //disable the optimizerfloat tt, aa = 12345.8;long loops = 100000;
void setup() { Serial.begin(115200); while (!Serial) { } Serial.println("Floating point calculation starting.");}
void loop() { long start = millis(); for (long i = 0; i < loops; i++) { tt = 5000.0 * aa / i; } Serial.println(millis() - start); //milliseconds毫秒 Serial.println("====="); delay(2000);}
测试结果如下:
I/O速度测试
最后,我们要来进行比较的是输入和输出的速度比较。比如pinMode,digitalWrite还有digitalRead这几个函数的运行速度。
//I/O速度测试实验#pragma GCC optimize ("-O0") //disable the optimizerint tt = 0;long loops = 100000;
#if defined(ARDUINO_ARCH_AVR) //Arduino#define testPin 2#else#if defined(ARDUINO_ARCH_ESP8266) //ESP8266#define testPin D2#else#if defined(ARDUINO_ARCH_ESP32) //ESP32#define testPin 2#else#define testPin A0 //STM32
#endif#endif#endif
void setup() { Serial.begin(115200); while (!Serial) { } Serial.println("I/O speed test starting.");}
void loop() { long start = millis(); for (long i = 0; i < loops; i++) { pinMode(testPin, OUTPUT); digitalWrite(testPin, LOW); digitalWrite(testPin, HIGH); pinMode(testPin, INPUT); digitalRead(testPin); if (digitalRead(testPin)) { tt = 150 * 1234; } else { tt = 554 % 12; } } Serial.println(millis() - start); //milliseconds毫秒 Serial.println("====="); delay(2000);}
测试结果如下:
总结
首先我们得承认三组实验还可以做的更加严谨,比如像开发板的不同设计、编译器设置、SDK的类型和版本等都会影响速度;还有对比结果可以更详细,比如整数运算和浮点运算都可以分加减乘除、digitalRead和digitalWrite、analogRead和analogWrite都应该分开测速...等等。
但通过上面的三组实验粗略比较,相信大家已经对“四剑客”的“谁最快”、“快多少”有了大致的了解。但“快”并不是我们选择的唯一标准,最快的并不是最好的,适合你项目的才是最好的。
比如你的项目需要WiFi不需要蓝牙,而且对于性能并没有太高的要求,那就选NodeMCU/ESP8266;比如你的项目不需要无线连接,需要比较好的性价比,那就选STM32F103C8T6核心板,如果不会设置各种库和环境、简单能上手就行,那就乖乖选Arduin UNO R3吧。
如果你不想选择,“四剑客”全都要,那欢迎光临我们的小店,四种开发板全有售。