创客常用开发板“四剑客”对比,谁最“快”?
小編提到過隨著嵌入式平臺和框架之間的相互學習和融合,Arduino愛好者的工具箱里的工具也越來越多了,比如時下最流行的支持Arduino IDE開發的“四劍客”:
Arduino UNO R3
UNO作為Arduino官方的標準開發板,血統當然最純正,各種資源也最豐富。奈何這位“正宮太子”資質確實平平,一顆ATMega328P 8位AVR的心,這幾年讓人覺得有點“力不從心”了。
STM32F103C8T6 BluePill核心板
我們提到過這塊外號叫“BluePill(藍色藥丸)”的STM32F103C8T6核心板,藍色藥丸兄可謂出身世家,STM32家族龐大,兄弟眾多,各個領域都有涉及。雖然作為家族小弟,這位仁兄有著32位的ARM心,72MHZ的主頻,要身材有身材要模樣有模樣,還不驕不躁,價格親民。10塊錢不香么,您還要啥自行車?
ESP8266和ESP32兩兄弟
這兩兄弟可謂是兩匹土著黑馬,完全沒有顯赫的家世,純憑自己骨骼奇異、天賦異稟,借著物聯網的大潮順勢而起,備受眾人喜愛。在左鄰右舍你一勺我一碗的給養下,什么C/C++、Lua、MicroPython、JS、mRuby、BASIC...什么功夫都會點。兄弟特點也很直白,小弟ESP8266只鉆研WiFi門,然后就是頭鐵價格低,不服就肝。大哥ESP32雙核心,左手練WiFI,右手練藍牙,弟弟會的大哥我也全會,價格也很親民。
那有人可能會問,這“四劍客”里如果分個高下,誰的性能最牛呢?
把四塊開發板的參數列張表的話:
純從參數上判斷的話,很多硬件參數是高下立判的,比如說如果我們要比較四塊開發板的處理能力最快,那從主頻上看,應該是ESP32最猛,畢竟是雙核,ESP8266應該比STM32F103稍快,最后才是8位的UNO R3。
理論上應該是這樣的,但實際上是這樣的么?如果是,那到底快多少呢?今天我們就來實踐一下。
判斷快的方法其實很簡單:大家在同一時間間隔里處理同樣的工作,誰的干的活越多誰就越快,或者大家干等量的工作,誰用的時間最少誰就越快。接下去我們就設計幾種工作進行比較。
素數運算
素數又稱質數,指在大于1的自然數中,除了1和它本身以外不再有其他因數的自然數。不廢話,上代碼:
//素數運算實驗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 primeif (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; // Remainderif (mod == 0) { return 0; } // If the remainer is 0 it's evenly divisible }return 1; // If you get this far it's prime}這段代碼的作用就是讓單片機在30秒的時間內找盡可能多的素數,然后輸出找到的素數數目和最大的素數。這里考驗的是單片機純整數運算的能力。
我們讓四劍客都運行一遍相同的程序。結果如下:
這里讓小編比較驚訝的是STM32F103竟然秒掉了ESP8266,理論被打臉?當然ESP32大哥遙遙領先,默認還只用了一個核。
浮點運算
所謂的浮點運算,簡單地理解就是小數的加減乘除運算。因為單片機里處理的都是整數,小數就要用類似科學計數法的方式來表示。小數計算比整數復雜多了,有些單片機比如ESP32內置了單獨的浮點計算器。
測試代碼如下,即輸出10萬次浮點運算的耗時:
//浮點運算實驗#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);}測試結果如下:
I/O速度測試
最后,我們要來進行比較的是輸入和輸出的速度比較。比如pinMode,digitalWrite還有digitalRead這幾個函數的運行速度。
//I/O速度測試實驗#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);}測試結果如下:
總結
首先我們得承認三組實驗還可以做的更加嚴謹,比如像開發板的不同設計、編譯器設置、SDK的類型和版本等都會影響速度;還有對比結果可以更詳細,比如整數運算和浮點運算都可以分加減乘除、digitalRead和digitalWrite、analogRead和analogWrite都應該分開測速...等等。
但通過上面的三組實驗粗略比較,相信大家已經對“四劍客”的“誰最快”、“快多少”有了大致的了解。但“快”并不是我們選擇的唯一標準,最快的并不是最好的,適合你項目的才是最好的。
比如你的項目需要WiFi不需要藍牙,而且對于性能并沒有太高的要求,那就選NodeMCU/ESP8266;比如你的項目不需要無線連接,需要比較好的性價比,那就選STM32F103C8T6核心板,如果不會設置各種庫和環境、簡單能上手就行,那就乖乖選Arduin UNO R3吧。
如果你不想選擇,“四劍客”全都要,那歡迎光臨我們的小店,四種開發板全有售。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的创客常用开发板“四剑客”对比,谁最“快”?的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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