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法学基于Arduino的RTOS入门
RTOS代表**实时操作系统**。它用于并发运行多个任务，按需调度任务，并使它们能够共享资源。虽然本文不详细介绍RTOS的细节，但我们将逐步讲解一个示例，让您对RTOS有一个大致了解。目前，您只需注意，RTOS 将帮助您在 Arduino 中执行多任务处理，就像您计算机上的操作系统帮助您同时运行多个任务（例如撰写邮件、收听音乐等）一样。
由于我们关注的是微控制器，我们将使用**FreeRTOS**，这是一个用于嵌入式设备的RTOS。基本上，它设计得足够小，可以支持微控制器。您可以在此处阅读更多关于 FreeRTOS 的信息：https://en.wikipedia.org/wiki/FreeRTOS
现在，要在Arduino上开始使用FreeRTOS，我们首先需要一个外部库。转到**工具 -> 管理库**，然后搜索**FreeRTOS**。
您将看到Richard Barry的库。如前所述，它适用于**Uno**、**Nano**、**Leonardo**和**Mega**开发板。我们使用的是Uno开发板，因此我们将安装此库。
库安装完成后，您将能够在**文件 -> 示例**中看到与该库相关的所有示例代码。
建议您仔细阅读所有示例以进一步了解FreeRTOS。我们将逐步讲解其中一个示例：**Blink_AnalogRead**。
如您所见，我们首先包含库
#include <Arduino_FreeRTOS.h>
之后，我们声明两个任务：Blink任务和AnalogRead任务。
void TaskBlink( void *pvParameters ); void TaskAnalogRead( void *pvParameters );
请注意，它接收**pvParameters**指针作为输入。我们稍后会再讨论这一点。
接下来是重要的设置部分。
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.
}请注意此部分中的所有注释。
我们首先初始化串口，然后等待其初始化。
然后，我们使用xTaskCreate创建任务。xTaskCreate的语法如下：
语法
BaseType_t xTaskCreate(TaskFunction_t pvTaskCode,const char * const pcName,configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,void *pvParameters, UBaseType_t uxPriority,TaskHandle_t *pxCreatedTask);
- **pvTaskCode**是执行任务的函数名称（**TaskBlink**和**TaskAnalogRead**）。
- **pcName**是任务的名称（如注释中所述，仅供人类参考）。
- **usStackDepth**是分配给任务堆栈的字数。请参考您的开发板的数据手册以确定一个字等于多少字节。
- **pvParameters**是要传递给已创建任务的参数。还记得在声明任务时使用的**pvParameters**参数吗？它们就是从这里来的。例如，您想向任务传递数字1，可以通过将(void *) 1传递给**xTaskCreate**的**pvParameters**参数来实现。
- **uxPriority**定义任务的优先级。数字越大，优先级越高。
- **pxCreatedTask**是任务句柄。这是可选的，您可以传入NULL。它的目的是在代码的其他部分引用任务。
创建任务后，如注释中所述，任务调度程序会自动启动。接下来，我们的循环为空，因为我们在任务中执行代码。
最后，定义了两个任务的函数。
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
}任务中的注释很好地解释了代码。请注意，在任务中，我们使用任务中的**vTaskDelay()**代替**delay()**。**vTaskDelay(1)** 引入 1 个 tick 的延迟。1 个 tick 可能对应 1ms，也可能不对应。如**AnalogRead**任务的注释中所述，1 个 tick 对应 15ms。这取决于开发板的时钟频率。为了获得以毫秒为单位的延迟时间，我们可以将毫秒时间除以**portTICK_PERIOD_MS**常量。如**TaskBlink**中所做的那样，1 秒的延迟通过以下命令实现：**vTaskDelay( 1000 / portTICK_PERIOD_MS );**
您可以在此处阅读更多关于 freeRTOS 的信息：https://www.freertos.org/
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