第四章　ＰＩＣでリアルタイムＯＳを使ってみる

　　　　リアルタイムＯＳ（ＲＴＯＳ）を使うと、マルチタスクのプログラムを容易に作ることができます。
　　　　このＨＰは、ＰＩＣでＲＴＯＳを使った事例について取り上げています。

　１．ＦｒｅｅＲＴＯＳを使ってみる

　　　　　　 ＦｒｅｅＲＴＯＳは、リアルタイムエンジニアリング（株）のリアルタイムオペレーティングシステムで、はば広いコンピュータで
　　　　　　使用できるリアルタイムＯＳです。
　　　　　　デモアプリケーションの一部に、サードパーティーによりライセンスされているソースコードが含まれますが、基本的には、
　　　　　　無償で使用できます。

　　　　　　ＰＩＣで使う場合、ＰＩＣ３２／ＰＩＣ２４／ｄｓＰＩＣ／ＰＩＣ１８シリーズに対応していて、必要なＣコンパイラーはマイクロチップ社純正の
　　　　　　ＭＰＬＡＢ　Ｃ３２／ＭＰＬＡＢ　Ｃ３０／ＭＰＬＡＢ　Ｃ１８になります。
　　　　　　リソースが軽く、ソースも公開されているので、ＰＩＣを使っている人なら、 ＦｒｅｅＲＴＯＳをダウンロードするだけで使えるようになると
　　　　　　思いますし、扱いやすいＲＴＯＳです。

ＦｒｅｅＲＴＯＳに対応しているＭＰＵ　　※Ｈ２４．１０現在
　　　　

　　　　●デモプログラムのビルド方法

　　　　　　　 ＦｒｅｅＲＴＯＳのサイトより、ＦｒｅｅＲＴＯＳのソースコードをダウンロードします。
　　　　　　　プログラムのソースは、ＺＩＰ形式、またはＳＦＸ形式（Ｅｘｅファイル）でダウンロードできる（どちらでも解凍すると同じ内容です）ので、
　　　　　　　これを解凍します。

　　　　　　　これをフォルダー毎コピーし（プログラムが「Ｓｏｕｒｃｅフォルダー」を参照しているので、Ｓｏｕｒｃｅフォルダーもコピーしないとビルド
　　　　　　　できません）、使用するデモのプロジェクトをＭＰＬＡＢで開いてビルドし、ＰＩＣＫＩＴ等のライターでデバイスに書き込んでやれば使用
　　　　　　　できます。
　　　　　　　ＭＰＬＡＢでは、Ｃコンパイラーのインストール先にあわせて、インクルードファイルとライブラリのパスを指定してやる事と、使用する
　　　　　　　ＰＩＣデバイスを選択する程度の作業は必要ですが、これは通常の開発でも行っている作業だと思います。

　　　　　　　コンパイラーは無償のＬｉｔｅバージョンで使用できますが、昔の機能限定バージョンだとビルドできないかも知れません。

ＦｒｅｅＲＴＯＳ（バージョン７．２．０）デモのフォルダ一覧
　

　　　　●デモプログラムについて

　　　　　　　デモは、下記の動作環境で作られています（本文は、ＦｒｅｅＲＴＯＳの英文のＨＰより一部抜粋、加筆しています）。

　　　　　　　　　１）ＰＩＣ３２（ＰＩＣ３２＿ＭＰＬＡＢ）　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　マイクロチップ社から提供されているデモで、ＭＩＰＳ　Ｍ４ＫベースのＰＩＣ３２のアプリケーションです。
　　　　　　　　　　　　ＸＣ３２コンパイラー、ＭＰＬＡＢ、 Explorer16 development board （マイクロチップ社）で作られています。
　　　　　　　　　　　　他に、マイクロチップ社のアプリケーションノートで、ＦｒｅｅＲＴＯＳと、マイクロチップ社のライブラリー及びスタックと統合する
　　　　　　　　　　　　方法を解説しています。
　　　　　　　　　　　　オリジナルは、ＰＩＣ３２ＭＸ４６０Ｆ５１２Ｌで作られています。

　　　　　　　　　２）ＰＩＣ２４／ｄｓＰＩＣ（ＰＩＣ２４＿ＭＰＬＡＢ／ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ）　

　　　　　　　　　　　　マイクロチップ社ＰＩＣ２４／ｄｓＰＩＣ用のデモで、 Explorer 16 evaluation board（マイクロチップ社）、及び　ＭＰＬＡＢ　Ｃ３０コン
　　　　　　　　　　　　パイラーで作られています。
　　　　　　　　　　　　オリジナルは、ＰＩＣ２４ＦＪ１２８ＧＡ０１０や、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０で作られています。

　　　　　　　　　４）ＰＩＣ１８（ＰＩＣ１８＿ＭＰＬＡＢ）　　
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　デモは、１８Ｆ４５２を使って、 40 pin PICmicro prototyping board （Forest　Electronic　Developments社）で動くように作られて
　　　　　　　　　　　　います。　　
　　　　　　　　　　　　開発ツールは、ＭＰＬＡＢ　ＩＤＥと、ＭＰＬＡＢ　Ｃ１８コンパイラーです。

　　　　　　　　　５）ＰＩＣ１８（ＰＩＣ１８＿ｗｉｚＣ）　　　　

　　　　　　　　　　　　Forest　Electronic　Developments社から提供されているデモで、 wizC Integrated Development Environment　（Forest　Electronic　
　　　　　　　　　　　　Developments社）で作成されています。
　　　　　　　　　　　　ＭＰＵは、１８Ｆ４６２０が使われているようです。

　　　　●簡単なプログラムを作ってみる

　　　　　　　実験ボード・タイプ１Ａ（１８Ｆ４５２）

　　　　　　　　　　　簡単な実験ボードを作ってみました。
　　　　　　　　　　　ＯＳＣは、１０ＭＨｚの水晶を使ってＰＬＬで４０ＭＨｚ動作させてもよいのですが、
　　　　　　　　　　　オリジナルの仕様と変えてしまうと、環境設定のプログラムの修正が必要になるので、ＯＳＣはソケットで抜き差しできる
　　　　　　　　　　　ようにして、このサンプルでは２０ＭＨｚの水晶をつないでいます。

ボードのイメージと回路図

ＯＳＣのイメージ
使用している２０ＭＨｚの水晶は、ＰＩＣになるべく近い位置に取り付けないと、正常に動作しない事があり得ます　

　　　　　　　（１）ルーレットにしてみる

　　　　　　　　　　　８つのＬＥＤをつないだ簡単なサンプルを作ってみました。
　　　　　　　　　　　「ＰＩＣ１８＿ＭＰＬＡＢ」デモの、ｍａｉｎ１．ｃと置き換えるだけで使用できます。

　　　　　　　　　　　サンプル�@は、３つのタスクを生成し、それぞれの独立したタスクがそれぞれＬＥＤを動かす事で、３点が動くように
　　　　　　　　　　　見えるものです。
　　　　　　　　　　　タスク１、タスク２は１秒間隔、タスク３は０．１秒間隔で動作させているので、タスク１、タスク２の２点のＬＥＤが同時に動き、
　　　　　　　　　　　タスク３の１点がその１０倍の回転速度で、２点を追い越していくように見えます。

　　　　　　　　　　　サンプル�Aは、２つの独立したタスクを生成し、セマフォを使って同期を取っているものです。
　　　　　　　　　　　タスク１が、０．１２５秒間隔（１秒で１周する）でＬＥＤを動かし、１周する毎にセマフォを解除（Ｇｉｖｅ）するので、タスク１の
　　　　　　　　　　　ＬＥＤが１周する毎にタスク２のＬＥＤが１ステップ動きます。
　　　　　　　　　　　時計の長針と短針のような動きをします。

　　　　　　　　　　　サンプル�Bは、２つの独立したタスクを生成し、タスク１からタスク２にキューを使ってデータを連動するものです。
　　　　　　　　　　　タスク１が、１秒間隔でＬＥＤを動かし、５ステップ（５秒）毎にキューにＬＥＤの位置（ＰＯＲＴの値）を書き込むと、タスク２が
　　　　　　　　　　　起動して、キューの値を読み込み、タスク１の次のキューの書き込みがあるまで、その位置を表示します。
　　　　　　　　　　　タスク２が動かすＬＥＤが、タスク１が動かすＬＥＤのラッチのような動きをします。

ボードのイメージ（写真はサンプル�@のイメージ）と回路図

サンプル�@の動作イメージ

サンプル�Aの動作イメージ

サンプル�Bの動作イメージ

main1.c

サンプル�@　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C18　18F452用　Ｃ言語)　バージョン

main2.c

サンプル�A　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C18　18F452用　Ｃ言語)　バージョン

main3.c

サンプル�B　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C18　18F452用　Ｃ言語)　バージョン

　　　　　　　（２）ＵＳＡＲＴを使ってみる

　　　　　　　　　　　ＵＳＡＲＴを使った簡単なサンプルを作ってみました。
　　　　　　　　　　　「ＰＩＣ１８＿ＭＰＬＡＢ」デモの、ｍａｉｎ１．ｃと置き換えるだけで使用できます。
　　　　　　　　　　　なお、ＵＳＡＲＴ関係のプログラムは、「ＰＩＣ１８＿ＭＰＬＡＢ」デモの下の「ｓｅｒｉａｌ」のフォルダーに用意されています。

　　　　　　　　　　　サンプル�@は、２つのタスクを生成し、タスク１からタスク２にキューを使ってデータを連動するものです。
　　　　　　　　　　　タスク１が１秒間隔で動作してＬＥＤを回転させ、その時の８つのＬＥＤの表示イメージ（ポートＤの値：００〜ＦＦ）を
　　　　　　　　　　　キューに書き込むと、タスク２が起動してキューの値を読み込み、シリアルポート（ＵＳＡＲＴ）に出力します。
　　　　　　　　　　　このサンプルの場合は、タスクが２つしかないので必要はありませんが（同時に動くプロセスがないため）、
　　　　　　　　　　　通常は、ＵＳＡＲＴが書き込みを行なっている最中に他のタスクが動作しないように排他制御を行なう必要があります。

ボードのイメージと回路図

ハイパーターミナルの設定

サンプル�@のハイパーターミナルのイメージ（ＰＯＲＴＤの値が16進数表示される）

サンプル�@の動作イメージ

main1.c

サンプル�@　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C18　18F452用　Ｃ言語)　バージョン

　　　　　　　（３）ＡＤＣを使ってみる

　　　　　　　　　　　　　　　　ただいま、準備中

　　　　実験ボード・タイプ２Ａ（ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０）

　　　　　　　　　　　「ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ」のサンプルを動かすため、ｄｓＰＩＣを使った実験ボードも作ってみました。
　　　　　　　　　　　「第二章　１６ビットＰＩＣを使ってみる」の章で作成した「ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０」の実験ボードでそのままＦｒｅｅＲＴＯＳを
　　　　　　　　　　　動かしてみただけのものです。
　　　　　　　　　　　オリジナルボードはクロックを５０ＭＨｚ動作させていますが、ここではなるべく簡単にするために、内部クロック（７．３７ＭＨｚ）
　　　　　　　　　　　を使用していますので、外付け水晶は不要です。

　　　　　　　（１）ルーレットにしてみる

　　　　　　　　　　　１８Ｆ４５２のデモと同じ動作をする、８つのＬＥＤをつないだ簡単なサンプルを作ってみました。
　　　　　　　　　　　オリジナルの仕様と変えているので、本来は「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」の修正が必要になりますが、このサンプルは、なるべく
　　　　　　　　　　　簡単にするために、ｍａｉｎ．ｃの中でクロックを修正しています。
　　　　　　　　　　　「ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ」デモの、ｍａｉｎ．ｃと置き換えるだけで使用できます。

　　　　　　　　　　　サンプル�@は、３つのタスクを生成し、それぞれの独立したタスクがそれぞれＬＥＤを動かす事で、３点が動くように
　　　　　　　　　　　見えるものです。
　　　　　　　　　　　タスク１、タスク２は１秒間隔、タスク３は０．１秒間隔で動作させているので、タスク１、タスク２の２点のＬＥＤが同時に動き、
　　　　　　　　　　　タスク３の１点がその１０倍の回転速度で、２点を追い越していくように見えます。

　　　　　　　　　　　サンプル�Aは、２つの独立したタスクを生成し、セマフォを使って同期を取っているものです。
　　　　　　　　　　　タスク１が、０．１２５秒間隔（１秒で１周する）でＬＥＤを動かし、１周する毎にセマフォを解除（Ｇｉｖｅ）するので、タスク１の
　　　　　　　　　　　ＬＥＤが１周する毎にタスク２のＬＥＤが１ステップ動きます。
　　　　　　　　　　　時計の長針と短針のような動きをします。

　　　　　　　　　　　サンプル�Bは、２つの独立したタスクを生成し、タスク１からタスク２にキューを使ってデータを連動するものです。
　　　　　　　　　　　タスク１が、１秒間隔でＬＥＤを動かし、５ステップ（５秒）毎にキューにＬＥＤの位置（ＰＯＲＴの値）を書き込むと、タスク２が
　　　　　　　　　　　起動して、キューの値を読み込み、タスク１の次のキューの書き込みがあるまで、その位置を表示します。
　　　　　　　　　　　タスク２が動かすＬＥＤが、タスク１が動かすＬＥＤのラッチのような動きをします。

ボードのイメージ（詳細は、第二章を参照）

回路図（詳細は、第二章を参照）

サンプル�@の動作イメージ

サンプル�Aの動作イメージ

サンプル�Bの動作イメージ

main1.c

サンプル�@　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP710用　Ｃ言語)　バージョン

main2.c

サンプル�A　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP710用　Ｃ言語)　バージョン

main3.c

サンプル�B　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP710用　Ｃ言語)　バージョン

　　　　実験ボード・タイプ３Ａ（ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６）

　　　　　　　　　　　「ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ」のサンプルは、「ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０」で作られているため、これを「ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６」
　　　　　　　　　　　に移植してみました。
　　　　　　　　　　　「第二章　１６ビットＰＩＣを使ってみる」の章で作成した「ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６」の実験ボードをそのままつかっているので、
　　　　　　　　　　　クロックは内部ＯＳＣを使っていて、外部に水晶の接続は不要です。
　　　　　　　　　　　このレベルのサンプルなら、下記の作業程度でも動かす事ができます。
　　　　　　　　　　　　�@ＭＰＬＡＢのデバイスを、「Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ」＝＞「Ｓｅｌｅｃｔ　Ｄｅｖｉｖｅ」で、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０から、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６
　　　　　　　　　　　　　に変更する
　　　　　　　　　　　　�A「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」の中のインクルード文を「#include ＜p33FJ256GP710.h＞」から「#include＜p33FJ256GP506.h＞」
　　　　　　　　　　　　　に変更する

「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」のインクルードを修正

　　　　　　　　　　　　�BｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６は、ポートの制約で７１０のデモは動かせないので、これをプロジェクトのリンクからはずす

ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０固有のオリジナルのデモは使用しないので、ＭＰＬＡＢの画面よりはずす
（残しておくと、ビルドエラーになる）

　　　　　　　　　　　　�CｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０で使っていた共通のデモ関数を、ｍａｉｎ．ｃにダミーで追加する
　　　　　　　　　　　　（本格的に修正してもいいのですが、この修正方法が、最も簡単だと思います）
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　注意）デモのフォルダー名を変えている場合は、デフォルトでは、「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」は、カレントディレクトリーと、
　　　　　　　　　　　　　「ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ」の両方の「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」を参照するので、�Aの修正は、両方とも修正しないとビルド
　　　　　　　　　　　　　エラーになります。
　　　　　　　　　　　　　また、インクルード文をｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０に戻す場合は、両方とも戻さないと、ビルドエラーになります。
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　（１）ルーレットにしてみる

　　　　　　　　　　　上記、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０のデモを、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６でも動かしてみました。
　　　　　　　　　　　「ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ」のデモに、上の�@、�A、�Bの対応をしてから、ｍａｉｎ．ｃを置き換えるだけで使用できます。

　　　　　　　　　　　サンプル�@〜�Bの動作は、上記のｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０のサンプルと同じです。

実験ボードのイメージ

回路図

main1.c

サンプル�@　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP506用　Ｃ言語)　バージョン

main2.c

サンプル�A　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP506用　Ｃ言語)　バージョン

main3.c

サンプル�B　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP506用　Ｃ言語)　バージョン

　　　　　　　（２）ＵＳＡＲＴを使ってみる

　　　　　　　　　　　１８Ｆ４５２で作ったサンプルと同じものを、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６でも作ってみました。
　　　　　　　　　　　ただし、「ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ」のデモは、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０で動くように作られているので、
　　　　　　　　　　　このプログラムを動かすためには、下記の簡単な修正が必要です。

　　　　　　　　　　　　�@ＭＰＬＡＢのデバイスを、「Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ」＝＞「Ｓｅｌｅｃｔ　Ｄｅｖｉｖｅ」で、ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０から、
　　　　　　　　　　　　　ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６に変更する　　※）上記のルーレットと同じ対応
　　　　　　　　　　　　�A「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」を、下記のものに置き換える。
　　　　　　　　　　　　（オリジナルは５０ＭＨｚで動かすようにできているので、これを内部ＯＳＣ：７．３７ＭＨｚで動かすように修正している）
　　　　　　　　　　　　　デモのフォルダー名を変えている場合は、デフォルトでは、「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」は、カレントディレクトリーと、
　　　　　　　　　　　　　「ｄｓＰＩＣ＿ＭＰＬＡＢ」の両方の「ＦｒｅｅＲＴＯＳＣｏｎｆｉｇ．ｈ」を参照するので、両方とも置き換えないと動作しません。
　　　　　　　　　　　　�BｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０のデモをプロジェクトのリンクからはずす

ｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０のデモは使用しないので、ＭＰＬＡＢの画面よりはずす
（残しておくと、ビルドエラーになる）　　※）上記のルーレットと同じ対応

　　　　　　　　　　　　�Cデモフォルダーの下の「ｓｅｒｉａｌ」フォルダーにあるｓｅｒｉａｌ．ｃを、下記のものに置き換える
　　　　　　　　　　　　（オリジナルはｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ７１０用にできているので、これをｄｓＰＩＣ３３ＦＪ２５６ＧＰ５０６用に修正している）
　　　　　　　　　　　　�Dｍａｉｎ．ｃを、サンプルプログラムに置き換える
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　サンプル�@は、２つのタスクを生成し、タスク１からタスク２にキューを使ってデータを連動するものです。
　　　　　　　　　　　タスク１が１秒間隔で動作してＬＥＤを回転させ、その時の８つのＬＥＤの表示イメージ（ポートＤの値：００〜ＦＦ）を
　　　　　　　　　　　キューに書き込むと、タスク２が起動してキューの値を読み込み、シリアルポート（ＵＳＡＲＴ）に出力します。

ボードのイメージと回路図

ハイパーターミナルの設定

サンプル�@のハイパーターミナルのイメージ（ＰＯＲＴＢ［０−７］の値が16進数表示される）

サンプル�@の動作イメージ

FreeRTOSConfig.h

インクルードファイル(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33F用　Ｃ言語)
このインクルードファイルを、「FreeRTOSConfig.h」に置き換える

serial.c

シリアル通信プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP506用　Ｃ言語)　バージョン
このプログラムを、デモフォルダの下の「ｓｅｒｉａｌ」フォルダーにある「ｓｅｒｉａｌ．ｃ」に置き換える

main.c

サンプル�@　プログラムソース(FreeRTOS　MPLAB　C30　dsPIC33FJ256GP506用　Ｃ言語)　バージョン