Arduino, CMS
ここでは, OSをArduinoIDE上で使用できるようにします.
するべきことは, コアフォルダの追加とボードの追加です.
ここでは, 今回のOS製作で新しく作られるファイルの説明を行います.
OSを作成するにあたって, まずこのOSの使い方を説明します. (まず, 使い方を説明することでOS完成のイメージをつかむことができます.)
RTOSは, 組み込み系のシステムで用いられることが多いです.
一般OSと同様にタスクの切り替えを行う点は同じですが, タスクの切り替え規則に特色があります[1]. タスクの実行可能状態になるまでの時間の最悪値が保証されるように作られています.
OSを作成するにあたっての準備を行います.
ContentsPlanet は, 次の三つの特徴を持つWebコンテンツ管理システム(CMS)です.
- OS標準のファイルシステムを介した他システム(Git, FTP, GitHub, GitLab, OneDrive, Google Drive, …) との連携
- アウトラインの視認性と可読性を考慮したエディタに依存しないコンテンツ記述軽量マークアップ言語
- ディレクトリを超えたコンテンツの検索性とトピックモデルに基づいたコンテンツ管理(自動タグ付け, 自動カテゴライズ, 関連提示)
本CMSは, ルート部, フロントエンド部, モジュール部, サービス部, クライアント部に分かれます.
各部の詳細を説明します.
ここでは, 本CMSの導入方法を説明します.
すぐに使用したい方は, 項目のはじめるをご覧ください.
CollabCMSは,コンテンツを中心に置き,コンテンツに対して様々なアプローチをとることができる ウェブコンテンツ管理システム(CMS: ContentsManagementSystem)です.
多くのCMS(フラットファイル型,データベース型にかかわらず)は,システムを通してコンテンツファイルを編集することを前提にしています.CMS上でコンテンツ編集中に,生のファイルを編集することは多くの場合想定されていません.
CollabCMSは,コンテンツファイルとそのファイル構造をデータベースの基本とします.システムを通さずにコンテンツを変更,移動,削除しても正しく動作します.ある人が,CMS上でコンテンツを編集中に,ほかの人が生のファイルを編集できます.
コンテンツの編集で,多くのCMSは編集画面上にいろいろなツールを用意して,文章作成の補助をしています.ですが,その機能は編集画面を開いているときのみ有効であり,ファイルそのものを編集している際にはまったく意味を成しません.
CollabCMSでは,コンテンツファイルに可読性,可視性の高い記法を採用し,コンテンツファイルそのものが,文章作成の手助けをしてくれます.よく使われる記法(Markdownなど)は,セクションレベルにかかわらず,すべて左寄せで書かれますが,採用した記法は,インデントが挟まれます.これにより,文章の階層構造(アウトライン)が見やすくなり,書きやすくなります.
CollabCMSは,基本的なコンテンツ管理機能を持ちます.例えば,コンテンツの追加,編集,移動,削除のほかに,画像などのファイルをサーバーにあげることなどが可能です.ユーザごとのコンテンツ管理や非公開設定が標準で行えます.
標準で足りない機能は別のアプリケーションに任せてしまうことが可能です.例えば,バージョン管理をGitを用いて行うことができます.さらに,コンテンツフォルダをクラウドストレージ(Google Drive,OneDriveなど)と同期させ,クラウドを通してコンテンツを編集することができます(その場合,パソコンで好きなエディタで編集できるでしょう).
このように,CollabCMSは,システムでありつつもコンテンツファイルをベースにするため,コンテンツをファイルとしてみることができ,コンテンツへ対して様々なアプローチをとることができます.
個人~中規模のコンテンツ管理を想定しています.以下の方にお勧めです.
- 個人利用での備忘録
- サークルなど中規模の情報共有
CollabCMSの特徴は以下のとおりです.
- ディレクトリ,コンテンツファイルベース管理
- キャッシュ利用による速いレスポンス
- コンテンツ表示と編集
- コンテンツあいまい検索
- ユーザごとのコンテンツ管理と非公開設定
- 読み/書きやすい文章作成支援フォーマット
- データベース(MySQLなど)を使用しない
- SSL(TLS)を使用できない環境でのある程度のセキュリティ
- クラウドストレージサービス(GitHub,GitLab,Google Drive,OneDrive,…)との連携
- ローカリゼーションに対応
- タグを用いた変動的なカテゴライズ
CollabCMSの対応環境は以下のとおりです.無料のレンタルサーバでも動くようにしています.
- Apacheウェブサーバ上でphpが動作できること(php7.0.x以上)
- phpがファイルの操作を行えること
このシステムの前バージョンはContentsViewer でした.ContentsViewerはCollabCMSのモジュールの一部になりました.
version 2020.08.31
から, 本CMS名をCollabCMSからContentsPlanetへ変更しました.
このページは, version 2020.Jun.26
までのバージョンに関する情報です.
新バージョンContentsPlanetに関する情報は, [Welcome!/ContentsPlanet (CMS)]を参照してください.
ここでは, CollabCMSの導入方法を説明します.
すぐに使用したい方は, 項目のはじめるをご覧ください.
CollabCMSは, ルート部, フロントエンド部, モジュール部, サービス部, クライアント部に分かれます.
各部の詳細を説明します.
ここでは, 筆者が参考にしたページ, 資料の一覧が書かれます.
ここには, OSの仕組みに関する情報が書かれます. OSは非常に多くのことが関わっているため以下のように分けていきます.
- メモリ管理
- タスク管理
- OSの設定
- Arduino標準機能との融合
ここから, OSのソースファイル, ヘッダファイルを順番に実装していきます.
実装するファイルは次のとおりです.
- Heap4.c
- List.c
- List.h
- ArduinOS.h
- ArduinOSConfig.h
- ArduinOSConfigAtmega328P.h
- ArduinOSConfigAtmega2560.h
- Port.c
- Portable.h
- PortMacro.h
- ProjDefs.h
- Queue.c
- Queue.h
- Semaphore.h
- StackMacros.h
- Task.c
- Task.h
変更を加えるファイルは以下のとおりです.
- Arduino.h
- wiring.c
- main.cpp
基本的な製作の流れを踏まえつつ, 各ファイルごとに説明を行っていきます.
ここでは, OSの設定方法について説明します.
設定ファイルは,ArduinOSConfig.h
です. このファイル内にOSの設定を書きます. また, 設定ではハードウェアの基本構成に加え, 各機能の有効化, システムフックを行うか, などといった設定を行えます.
ここでは, ArduinOSの使用方法を説明します.
OSは日常のあらゆる場所で目にします. パソコンには必ずと言っていいほどOSが走っており, 携帯, ゲーム機などにもOSが走っております. このような普段よく使うOSですが, そのOSの仕組みを分かっていても, 実際どのように作るのかはよく知られておらず気になります.
このページでは, 実際にArduinoで動くOSを作成することで, OSの理解を深めます. 使用するプログラミング言語はC言語です. (作成といいましても, すでに在りますFreeRTOSから必要な機能を抜き出し, Arduinoで動くようにしました.) なお, 今回扱うOSは汎用OSではなくリアルタイムOS(RTOS)と呼ばれるものです. 汎用OSとは, すべてのタスクに等しく優先度が与えられますが, RTOSではタスクごとに優先度を設定できます.
話の進め方ですが, 今回のOS製作では実装に重きを置くため, コードを中心に話を進めていきます. 各コードごとに簡単な説明を行い, その中で特に重要な部分―OSの仕組みに深くかかわる部分―もしくはさらに詳しい説明については別ページで行います. これら別ページ―詳細ページ―は子コンテンツである"仕組み"にまとめられています.
話の流れは次のとおりです.
- RTOSとは
- 目標と使い方
- 準備
- ファイル構成
- スクリプト
- ボードの設定
- 仕組み
対応状況
- Arduino UNO
- Arduino Mega
動作確認済み環境
- Arduino IDE 1.8.10
- Arduino AVR Boards 1.8.1
タスクの切り替えをする際, その時のCPUの状態を保存する必要があります. このCPUの状態をコンテキストと呼びます. あるタスクから離れるときはコンテキストの保存を行い, あるタスクに復帰するときはコンテキストの復帰を行います.
ここでは, コンテキストに関する詳しい説明とコンテキストの保存と復帰の方法について説明します.
ここでは, 実際にタスクが作成されたときのメモリの構造を示していきたいと思います. メモリでの各領域の説明, この構造によるmallocの問題を示します.
OSはタスクごとにメモリを動的に割り当てる必要があります(タスクが保有するメモリに関することはのちに説明します). というのも, これらのタスクはアプリケーション実行中に生成, 削除される可能性があるからです.
今回では, このメモリ管理をOSが行うことにします. OSがメモリ管理を行うことで, OS動作の理解がしやすくなるからです.
このページでは, OSによるメモリ管理をどのように実装するのか説明します.
ここでは, 実際にタスクが作成されたときのメモリの構造を示していきたいと思います. メモリでの各領域の説明, この構造によるmallocの問題を示します.
OSはタスクごとにメモリを動的に割り当てる必要があります(タスクが保有するメモリに関することはのちに説明します). というのも, これらのタスクはアプリケーション実行中に生成, 削除される可能性があるからです.
今回では, このメモリ管理をOSが行うことにします. OSがメモリ管理を行うことで, OS動作の理解がしやすくなるからです.
このページでは, OSによるメモリ管理をどのように実装するのか説明します.