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法學基於Arduino的RTOS入門
RTOS代表**即時作業系統**。它用於併發執行多個任務，按需排程任務，並使它們能夠共享資源。雖然本文不詳細介紹RTOS的細節，但我們將逐步講解一個示例，讓您對RTOS有一個大致瞭解。目前，您只需注意，RTOS 將幫助您在 Arduino 中執行多工處理，就像您計算機上的作業系統幫助您同時執行多個任務（例如撰寫郵件、收聽音樂等）一樣。
由於我們關注的是微控制器，我們將使用**FreeRTOS**，這是一個用於嵌入式裝置的RTOS。基本上，它設計得足夠小，可以支援微控制器。您可以在此處閱讀更多關於 FreeRTOS 的資訊：https://en.wikipedia.org/wiki/FreeRTOS
現在，要在Arduino上開始使用FreeRTOS，我們首先需要一個外部庫。轉到**工具 -> 管理庫**，然後搜尋**FreeRTOS**。
您將看到Richard Barry的庫。如前所述，它適用於**Uno**、**Nano**、**Leonardo**和**Mega**開發板。我們使用的是Uno開發板，因此我們將安裝此庫。
庫安裝完成後，您將能夠在**檔案 -> 示例**中看到與該庫相關的所有示例程式碼。
建議您仔細閱讀所有示例以進一步瞭解FreeRTOS。我們將逐步講解其中一個示例：**Blink_AnalogRead**。
如您所見，我們首先包含庫
#include <Arduino_FreeRTOS.h>
之後，我們宣告兩個任務：Blink任務和AnalogRead任務。
void TaskBlink( void *pvParameters ); void TaskAnalogRead( void *pvParameters );
請注意，它接收**pvParameters**指標作為輸入。我們稍後會再討論這一點。
接下來是重要的設定部分。
示例
// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
// initialize serial communication at 9600 bits per second:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for native USB, on LEONARDO, MICRO, YUN, and other 32u4 based boards.
}
// Now set up two tasks to run independently.
xTaskCreate(
TaskBlink
, "Blink" // A name just for humans
, 128 // This stack size can be checked & adjusted by reading the Stack Highwater
, NULL
, 2 // Priority, with 3 (configMAX_PRIORITIES - 1) being the highest, and 0 being the lowest.
, NULL );
xTaskCreate(
TaskAnalogRead
, "AnalogRead"
, 128 // Stack size
, NULL
, 1 // Priority
, NULL
);
// Now the task scheduler, which takes over control of scheduling individual tasks, is automatically started.
}請注意此部分中的所有註釋。
我們首先初始化序列埠，然後等待其初始化。
然後，我們使用xTaskCreate建立任務。xTaskCreate的語法如下：
語法
BaseType_t xTaskCreate(TaskFunction_t pvTaskCode,const char * const pcName,configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,void *pvParameters, UBaseType_t uxPriority,TaskHandle_t *pxCreatedTask);
- **pvTaskCode**是執行任務的函式名稱（**TaskBlink**和**TaskAnalogRead**）。
- **pcName**是任務的名稱（如註釋中所述，僅供人類參考）。
- **usStackDepth**是分配給任務堆疊的字數。請參考您的開發板的資料手冊以確定一個字等於多少位元組。
- **pvParameters**是要傳遞給已建立任務的引數。還記得在宣告任務時使用的**pvParameters**引數嗎？它們就是從這裡來的。例如，您想向任務傳遞數字1，可以透過將(void *) 1傳遞給**xTaskCreate**的**pvParameters**引數來實現。
- **uxPriority**定義任務的優先順序。數字越大，優先順序越高。
- **pxCreatedTask**是任務控制代碼。這是可選的，您可以傳入NULL。它的目的是在程式碼的其他部分引用任務。
建立任務後，如註釋中所述，任務排程程式會自動啟動。接下來，我們的迴圈為空，因為我們在任務中執行程式碼。
最後，定義了兩個任務的函式。
示例
void TaskBlink(void *pvParameters) // This is a task.
{
(void) pvParameters;
/*
Blink
Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
Most Arduinos have an on-board LED you can control. On the UNO, LEONARDO, MEGA, and ZERO, it is attached to digital pin 13, on MKR1000 on pin 6. LED_BUILTIN takes care of use the correct LED pin whatever is the board used.
The MICRO does not have a LED_BUILTIN available. For the MICRO board please substitute the LED_BUILTIN definition with either LED_BUILTIN_RX or LED_BUILTIN_TX. e.g. pinMode(LED_BUILTIN_RX, OUTPUT); etc.
If you want to know what pin the on-board LED is connected to on your Arduino model, check the Technical Specs of your board at https://www.arduino.cc/en/Main/Products
This example code is in the public domain.
modified 8 May 2014
by Scott Fitzgerald
modified 2 Sep 2016
by Arturo Guadalupi
*/
// initialize digital LED_BUILTIN on pin 13 as an output.
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
for (;;) // A Task shall never return or exit.
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
vTaskDelay( 1000 / portTICK_PERIOD_MS ); // wait for one second
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
vTaskDelay( 1000 / portTICK_PERIOD_MS ); // wait for one second
}
}
void TaskAnalogRead(void *pvParameters) // This is a task.
{
(void) pvParameters;
/*
AnalogReadSerial
Reads an analog input on pin 0, prints the result to the serial monitor.
Graphical representation is available using serial plotter (Tools > Serial Plotter menu)
Attach the center pin of a potentiometer to pin A0, and the outside pins to +5V and ground.
This example code is in the public domain.
*/
for (;;)
{
// read the input on analog pin 0:
int sensorValue = analogRead(A0);
// print out the value you read:
Serial.println(sensorValue);
vTaskDelay(1); // one tick delay (15ms) in between reads for stability
}任務中的註釋很好地解釋了程式碼。請注意，在任務中，我們使用任務中的**vTaskDelay()**代替**delay()**。**vTaskDelay(1)** 引入 1 個 tick 的延遲。1 個 tick 可能對應 1ms，也可能不對應。如**AnalogRead**任務的註釋中所述，1 個 tick 對應 15ms。這取決於開發板的時鐘頻率。為了獲得以毫秒為單位的延遲時間，我們可以將毫秒時間除以**portTICK_PERIOD_MS**常量。如**TaskBlink**中所做的那樣，1 秒的延遲透過以下命令實現：**vTaskDelay( 1000 / portTICK_PERIOD_MS );**
您可以在此處閱讀更多關於 freeRTOS 的資訊：https://www.freertos.org/
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