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リアルタイムOS, 発振回路, 作品, アセンブリ

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その他

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Arduino
Arduino上で走るOSの作り方 | Arduino

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
作品例 | Arduino

ここには, Arduinoを用いた作品を紹介します.

OS
Arduino上で走るOSの作り方 | Arduino

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
コンテキスト | タスク管理

タスクの切り替えをする際, その時のCPUの状態を保存する必要があります. このCPUの状態をコンテキストと呼びます. あるタスクから離れるときはコンテキストの保存を行い, あるタスクに復帰するときはコンテキストの復帰を行います.

ここでは, コンテキストに関する詳しい説明とコンテキストの保存と復帰の方法について説明します.

数式, 回路
正電圧矩形波発振回路 | レシピ集

OPアンプ(オペアンプ)を使ったCR型矩形波(方形波)発振回路です. 抵抗の値で発振周波数が変化します. グランドと電源電圧間で発振し, マイコンなどのデジタルICに最適です.

音楽
作品集 | 音楽

ここでは, 筆者が作成した楽曲を挙げていきます.

掲載サイト
自作
端末第四世代(TerminalPro4) | 作品例
本体外観
本体外観

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.

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