1. マイコンでマルチタスク
FreeRTOSの使い方
株式会社シーエー 寺脇勝彦

2. マルチタスクって必要?
• プログラム作成時間を劇的に削減
• プログラムの構造が簡素に

3. 例えばこんなプログラム
• スイッチ1が押された時にはLED1を0.3秒周
期で点滅させる
• スイッチ2が押された時にはLED2を1秒周
期で点滅させる
SW1
SW2
LED1
LED2

4. マルチタスク無しプログラム
Void main() {
While(TRUE){
Sw1Led1();//何かやってすぐに戻る
Sw2Led2();//何かやってすぐに戻る
}
}

5. LED1プログラム
Int phase = 0;
Volatile int millisec = 0 ;//ミリ秒数:割り込みでカウントアップ
void Led1Sw1() {
switch( phase ) {
case 0 ://SW1 の確認フェーズ
if( SW1 == OFF ) {
phase=0; return;
}
LED1=ON; millisec=0; phase=1; return;

6. 続き
case 1 :
if( milliSec <= 300 ) {
return ;//LED OFF にするタイミングになるまでは何もしな
い
}
LED1 = OFF ; millisec = 0 ; phase=2 ; return ;
case 2:
if( milliSec <= 300 ) {
return ;//1周期になるまでは、何もしない
}
phase=0 ; return ;
}
}
同様なプログラムを、SW2LED2についても作る

7. マルチタスクを使うとどうなる
か
Void main() {
Sw1Led1タスクを起動
Sw2Led2タスクを起動
while(1){//なんかの仕事
}
}

8. マルチタスクプログラム
Void Sw1Led1Task() {
while(TRUE) {
if( SW1 == OFF ) {
Sleep(1); continue ; //whileループ先頭へ
}
LED1 = ON ; Sleep(300);//LED2は、1000ms
LED1 = OFF ; Sleep(300);//LED2は、1000ms
}
}
同様なプログラムを SW2LED2についても作
る

9. プログラムが簡単になった!!!
• Sw1Led1関数と、Sw2Led2関数は、同時に
動く
• 正確に言うと、同時に動作するように振
る舞っている。

10. マルチタスクやるには
• FreeRTOS http://www.freertos.org/
• 対応しているマイコン ARM/H8/RX600
• Arduino UNO -> Duinos(FreeRTOS移植版)。
• お奨めは、 Stbee
http://strawberry-linux.com/stbee/ 3150円
RAM32K、ROM500K、72MHz
シリアル5チャネル GCC
書籍 STM32マイコン徹底入門 CQ出版

11. 実際のプログラムは?
int main(void){
BoardInit();
xTaskCreate((TASK_FUNC)Sw1Led1
,"Sw1Led1", 192, NULL, 1, NULL) ;
xTaskCreate((TASK_FUNC)Sw2Led2
,"Sw2Led2", 192, NULL, 1, NULL) ;
vTaskStartScheduler(); // Start the scheduler
while(TRUE) {//スケジューラーがエラーを起こすとここに来る
}
}

12. 続き
void Sw1Led1( void ){
while(TRUE) {
if( SW1() == OFF ) {
vTaskDelay(1);continue ;
}
LED1(ON);vTaskDelay(300);
LED1(OFF);vTaskDelay(300);
}
}

13. これだけ覚えれば大丈夫
(ノンプリエンプティブ)
• xTaskCreate タスク生成
• vTaskStartScheduler スケジューラー開
始
• vTaskDelay 時間待ち
• taskDISABLE_INTERRUPTS 割り込み禁止
• taskENABLE_INTERRUPTS 割り込み許可
• volatile 複数タスク変数

14. マルチタスクの種類
• プリエンプティブ
• ノンプリエンプティブ(コオペレーティブ)

15. プリエンプティブ
• 皆さんが使っているパソコンのOS
• タスクは、OSが勝手に切り替える

16. ノンプリエンプティブ
• Windows3.1、Mac system6
• プログラム上で、明示的なタスク切替が
必要
Sleep()
解放しないと、他のタスクに制御が行か
ない
• 少ないリソースで動く
• 過激な割り込みでも大丈夫

17. で、どっちのマルチタスクが良い
の?
• ライブラリが、マルチスレッド対応なら
ば、プリエンプティブが良い
• プリエンプティブの場合には、タスク間
で共有されるデータにアクセスする場合
には、同時に読み書きできないような
「ロック」の機構が必要

18. ノンプリエンプティブ
• vTaskDelay()を呼び出さなければタスクが
切り替わらないので、データの読み書き
に、ロック機構はいらないことも多い。
• ライブラリがマルチタスク対応でない場
合には、選択肢はノンプリエンプティブ
のみ。
• FreeRTOSには、ノンプリエンプティブのオ
プションがある。

19. マルチタスクの落とし穴
• アセンブラのイメージが必要(スタック、レ
ジスタ)
• コンパイラの最適化の問題
タスク間で共有される変数には
volatile (Java でも使用可能)
• スタック
巨大な配列は、関数の外に置く。
vApplicationStackOverflowHook()でチェック
• 割り込み
taskDISABLE_INTERRUPTS、taskENABLE_INTERRUPTS

20. 困った点
• FreeRTOS、GCC、CPUメーカーライブラリ
で不整合が起き、うまく動かないことが
ある。
• 動いている人の環境を一式もらってくる
のが良い。
• Arm GCCは、バグがあるっぽい
関数の外で、static char v[100] ;とかやると
HardFault発生。static を外すと OK。

21. マルチタスクOSを作る
• 秋月 H8/3069 2000円
アセンブラが素直 RAM 16K ROM 512K
アセンブラは、コンパイラに教えてもら
おう
• GCC http://www.kanebebe.com/download/H8uClinux/index.html
• ソースコード http://www.computerartisan.com/miconlecture/index.html
ノンプリエンプティブ

22. 計測器(デバッグログ)
• アナログ
• デジタル

23. 100円ショップの便利グッズ
• 12V -> 5V シガーライター USB 変換器
• グルーガン
グルースティックは、DIYショップが良い
かも
• ミノムシクリップ
• ハンダ吸い取り器
• ドアや窓用の防犯ブザー(磁気センサー)
• クリスマスツリーLED
• 1.5V -> 5.0V LED懐中電灯

24. 参考
• Arm 開発環境(内容が古いので注意)
http://miqn.net/
• FreeRTOS
http://www.freertos.org/
http://www.picfun.com/RTOS/FreeRTOS00.html
Duinos(Arduino + FreeRTOS)
http://www.computerartisan.com/company/work/bluev1/duinos.txt
• 一番簡単なマルチタスクOS
http://www.computerartisan.com/miconlecture/index.html

25. ご静聴ありがとうございました