SAKURAボードでお手軽マルチタスク環境
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2013.5.18 第１回 FUJI-SAKURAぷろじぇくとMTG 次期SAKURAボードへの提案というか妄想です。
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SAKURAボードでお手軽マルチタスク環境
- 3. GR-SAKURA 茶運び人形ロボ Bluetoothで スマホから操作 ・ステッピングモータ ×２ ・ラジコンサーボ ×6 ・ゆっくりチップ(音声) 過去の作例
- 7. 具体例：ステッピングモータ Stepper stepper( 一回転のステップ数, ピン1,ピン2,ピン3,ピン4 ); stepper.setSpeed( 回転数[RPM] ); stepper.step( ステップ数 ); 指定したステップ数回転するまで帰ってこない。 （ 一回転100ステップ、回転数1RPMで 100ステップを指定すると1分間ブロック ）
- 8. ロボットに使う場合… 走行中、センシングも通信も中断されちゃう！ For better control, keep the speed high and only go a few steps with each call to step(). (Arduino Reference) そうではなく、並行処理したい！
- 9. マイコンでの並行処理 ・OSなし → ステートマシン設計 長所：特別な知識・費用いらない スペック低くてもOK 短所：超巨大switch文 (処理の流れが非常に読みにくい) ・OSあり → マルチタスク 長所：並行処理をスッキリ記述できる 短所：スペック要求(RAM、ROM、処理能力) OSの知識・有償のOSなら費用がいる
- 10. OSなしでの並行処理 メインループ{ 処理1(); 処理2(); 処理3(); } 必ず短時間で関数を抜けること → ブロッキング処理は不可 → 複雑なステートマシンになる
- 11. OSをつかった並行処理 // OSがないとき switch(state){ case READY: if( command == STEP100 ){ stepper.start(); state = MOVING; } break; case MOVING: if(stepper.count() >= 100){ stepper.stop(); state = READY; } break; } // OSがあるとき while (true){ if( command == STEP100 ){ stepper.start(); while(stepper.count() < 100){ SleepTask(10); } stepper.stop(); } } OSが関数をいったん中断して 他のタスクに処理を移してくれる
- 12. マルチタスクOSの課題 (1) マイコンのスペック要求(メモリ、処理能力) → ARM Cortex-M3クラスなら無問題！ (2) OSの知識が必要 ＆ コンフィグがめんどくさい → Arduino文化には馴染まない もっとお手軽にマルチタスクを！
- 13. むかし自作した簡易OS AVRIL-TAN(あぶりるたん) … APIは9個だけ API 説明 CreateTask タスクを生成する StartTask 指定IDのタスクの開始(実行待ち状態へ) ExitTask 自タスクの停止(休止状態へ) SleepTask 自タスクを指定時間だけスリープ(待ち状態へ) RotateTask 次のタスクへ処理を移す(自タスクは実行待ち状態へ) WaitFlag 自タスクを指定IDのイベントフラグ待ちにする(待ち状態へ) PollFlag 指定IDのイベントフラグのポーリング SetFlag 指定IDのイベントフラグのセット ClearFlag 指定IDのイベントフラグのクリア
- 14. 簡易OSを用いた記述 #define ID_TASK_HOGE 0 void taskHoge() { 処理; } void setup() { 初期設定; CreateTask( ID_TASK_HOGE, taskHoge ); StartTask( ID_TASK_HOGE ); }
- 15. OSをクラスで隠蔽 class : public Task { public: void run () { 処理; } } taskHoge; void setup() { 初期設定; taskHoge.start(); }
- 16. もっとシンプルに！ @task taskHoge() { 処理; } void setup() { 初期設定; taskHoge.start(); } 簡潔な記法 ↓ プリプロセッサで展開
- 17. タスク制御のメソッド @taskオブジェクトのメソッド start() タスクを開始する (実行待ち状態へ) startCycle(周期) 周期タスクを開始する (待ち状態へ) startOneShot() ワンショットタスクを開始する (待ち状態へ) exit() タスクを停止する (休止状態へ) sleep() sleep(期間) タスクを(指定時間だけ)スリープ (待ち状態へ) wakeup() タスクをスリープから復帰させる (実行待ち状態へ) waitFlag(フラグ) タスクをイベントフラグ待ちにする (待ち状態へ) yield() タスクを強制中断する (実行待ち状態へ)