リアルタイムOS, プロトコル, Queue, フレームワーク, 自作, 文法, USB
その他
OSは日常のあらゆる場所で目にします. パソコンには必ずと言っていいほどOSが走っており, 携帯, ゲーム機などにもOSが走っております. このような普段よく使うOSですが, そのOSの仕組みを分かっていても, 実際どのように作るのかはよく知られておらず気になります.
このページでは, 実際にArduinoで動くOSを作成することで, OSの理解を深めます. 使用するプログラミング言語はC言語です. (作成といいましても, すでに在りますFreeRTOSから必要な機能を抜き出し, Arduinoで動くようにしました.) なお, 今回扱うOSは汎用OSではなくリアルタイムOS(RTOS)と呼ばれるものです. 汎用OSとは, すべてのタスクに等しく優先度が与えられますが, RTOSではタスクごとに優先度を設定できます.
話の進め方ですが, 今回のOS製作では実装に重きを置くため, コードを中心に話を進めていきます. 各コードごとに簡単な説明を行い, その中で特に重要な部分―OSの仕組みに深くかかわる部分―もしくはさらに詳しい説明については別ページで行います. これら別ページ―詳細ページ―は子コンテンツである"仕組み"にまとめられています.
話の流れは次のとおりです.
- RTOSとは
- 目標と使い方
- 準備
- ファイル構成
- スクリプト
- ボードの設定
- 仕組み
対応状況
- Arduino UNO
- Arduino Mega
動作確認済み環境
- Arduino IDE 1.8.10
- Arduino AVR Boards 1.8.1
本稿は, 筆者が今まで文を書いてきて, 先輩, 先生方から言われた文の校正内容をまとめたものです. 文の意味で校正をするのではなく, 文を文字列として扱いプロトコル的に校正します.
サイズ固定の待ち行列ライブラリを紹介します.
このQueueは, 以下の特徴を持ちます.
- std::queue が使用できない状況下での待ち行列の使用
- メモリを贅沢に使用しないサイズ固定待ち行列
- 例外処理に対応していない環境下での使用
nodec
は、ゲームエンジンなどのプラットフォームを新しく作成するためのフレームワークです。
アプリ開発のためのプラットフォームは、これまでたくさんありました。たとえば、GUIアプリケーション作成のプラットフォームにはQt、ゲーム開発のためのプラットフォームにはUnityがあります。ですが、これらのプラットフォームは別々で開発されており、そのうえで動くアプリコードもまた、まったく違った様相をしています。
nodec
フレームワークを利用することで、新しいプラットフォームを効率的に構築できます。nodec
フレームワークは、異なるプラットフォーム間で共通に使える機能を提供します。また、アプリへのインターフェイスはあらかじめ定義されているので、設計の再利用が可能です。
アプリコードの実装も、nodec
フレームワークで効率化することが可能です。プラットフォームの上に、機能を抽象化したレイヤー(modules)があり、アプリ層はこのレイヤーを通してプラットフォームの機能を利用します。プラットフォームが異なっても、アプリでの実装の仕方は同じです。
nodec
は、ゲームエンジンなどのプラットフォームを新しく作成するためのフレームワークです。
アプリ開発のためのプラットフォームは、これまでたくさんありました。たとえば、GUIアプリケーション作成のプラットフォームにはQt、ゲーム開発のためのプラットフォームにはUnityがあります。ですが、これらのプラットフォームは別々で開発されており、そのうえで動くアプリコードもまた、まったく違った様相をしています。
nodec
フレームワークを利用することで、新しいプラットフォームを効率的に構築できます。nodec
フレームワークは、異なるプラットフォーム間で共通に使える機能を提供します。また、アプリへのインターフェイスはあらかじめ定義されているので、設計の再利用が可能です。
アプリコードの実装も、nodec
フレームワークで効率化することが可能です。プラットフォームの上に、機能を抽象化したレイヤー(modules)があり、アプリ層はこのレイヤーを通してプラットフォームの機能を利用します。プラットフォームが異なっても、アプリでの実装の仕方は同じです。
TerminalPro4とはSDカードに保存されている任意のプログラムを選択, 実行することができるものです. また外部のマイコン(optibootのみ対応)に対してプログラムを書き込むことも可能です. プログラマはTerminalPro4が備えている液晶, 音楽再生機, ボタンを自由に使用することができます. TerminalPro4が音楽プレイヤーからゲーム機まで様々なものになるのは, プログラマ次第です.
このページでは, TerminalPro4のハードウェア製作方法, TerminalPro4用のソフトウェア(アプリケーション)作製方法を説明していきます.
大まかな仕様は次のようになっています.
- マイコン数: 3(ArduinoUno)
- 入出力デバイス: 白黒ディスプレイ, スイッチ, 音声, SD
- 音声出力法: PWM方式
TerminalPro4は次のライブラリを使用します.
ここでは, OutlineText の文法を示していきます. 基本的に Markdown と似せていますが, インデントに対する挙動が異なります. 見やすい文章を書くことを注意すれば, OutlineText は自然に解釈し構造化します.
2021年12月現在, この記事で紹介している方法は古い可能性があります.
最新の方法について, microsoft 公式の以下のページか, 他の最新情報サイトをご覧ください.
WSL2上でUSBデバイスを認識させるために, VirtualHereを用いた方法を, Linux側でUSB/IPの機能を有効にする方法も含めて, 説明します.