Arduino
SketchWriterとは、optiboot―これが書き込まれているArduinoはArduinoUnoです―と通信することができるものです。このSketchWriterはoptibootに対してメモリのセット、データの送信、アプリの実行、を命令することができます。それらの命令を使ってパソコンを用いずにArduinoにスケッチ―Arduinoではプログラムのことをスケッチと呼んでいます―を書き込むことができます。SketchWriterができることは以下のことです。
- optibootに対しての基本命令の送信
- スケッチが書かれたHexFile(Hexファイル)の読み込み
- Arduinoにスケッチを送信
- 今後応用可能な関数セット
optibootに対しての基本命令とはメモリのセット、 データの送信、 アプリの実行、 optibootと同期などをさします。このヘッダを用いるとArduinoからArduinoへスケッチ―プログラム―を書き込むことができます。
ただし、以下の環境が必要です。
スケッチを書き込まれるArduinoにはブートローダー"optiboot"がかきこまれていること
optibootがかきこまれているArduinoは"Arduino UNO"です。このサイトでもこれを使用しています。
スケッチを書き込むArduinoは16MHzで動作していること
optibootとの通信には115200bpsのシリアル通信が用いられています。8MHzなどの低周波数で動作するArduinoではこの通信がうまくいきません。
SketchWriterを改良、強化、何でもしてください(;´∀`)
OSを作成するにあたっての準備を行います.
Arduinoでグラフィック液晶やドットマトリックスを操作することは定番です. またそれらを操作するライブラリも豊富です. ただ, それらに共通してある2Dに何かを描画するという機能は多くの場合独立していません. この機能を独立させることで, いかなる表示機においても2Dに対する描画法を統一できます. 例えば, ドットマトリックスで描画していたものをグラフィック液晶に簡単に移植できます. メンテナンスもしやすくなるでしょう. 描画の機能のパフォーマンスが向上すれば, その恩恵はその機能を使っているすべての表示機にも与えられます.
キャンバスとは, Arduinoで2Dグラフィックを扱う時に便利なライブラリです. キャンバスはメモリ上にある描画空間に対して処理を行います―例えば, 点を打つ, 線を引くなど―.
キャンバス単体で用いることはほとんどありません. キャンバスと実際に目に見えるものに描画するものとを組み合わせて使用します.
このキャンバスの特徴は以下の通りです.
- 応用しやすい関数セット
- 白紙のキャンバスに文字、画像、直線などを描くような操作
- 高い移植性
- 高い描画効率
キャンバスを強化, 改良, 何でもしてください(’ω’)ノ
ここでは, OSをArduinoIDE上で使用できるようにします.
するべきことは, コアフォルダの追加とボードの追加です.
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
OSを作成するにあたって, まずこのOSの使い方を説明します. (まず, 使い方を説明することでOS完成のイメージをつかむことができます.)
ここでは, 今回のOS製作で新しく作られるファイルの説明を行います.
RTOSは, 組み込み系のシステムで用いられることが多いです.
一般OSと同様にタスクの切り替えを行う点は同じですが, タスクの切り替え規則に特色があります[1]. タスクの実行可能状態になるまでの時間の最悪値が保証されるように作られています.
Controllerとは、このページで紹介したコントローラーを制御するものです。このヘッダファイルにある関数でコントローラーからのスイッチ情報を読み取りどのボタンが押されているかを判断します。Controllerができることは次の通りです。
- ボタンが押されている間もそのボタン入力を検出すること(トリガー形式)ができます
- ボタンが一回押されてそのあとも押されているときはそのボタン入力を検出しないこと(非トリガー形式)ができます
- インスタンス生成でコントローラーを簡単に追加できます
- ボタンの同時入力に対応しています
Controllerを改良、強化、何でもしてください(;´∀`)
Controllerの導入方法を説明します. 説明項目は以下のとおりです.
- ダウンロード
- ファイルの説明
- インクルード
- コントローラの使用開始
ここでは, Controllerの基本的な説明を行います. 説明項目は以下のとおりです.
- ボタン数,ピン設定
- ボタン番号設定
- スイッチ情報の読み込み