#はじめに
この記事では，TOPPERS/R2CAによる NCES IoT Base Shield のGrove機能の+RTOS機能使い方について説明します．
NCES IoT Base Shiledについてはこの記事を参照して下さい．
NCES IoT Base ShiledでGroveモジュールを使用する方法についてはこの記事を参照して下さい．
必要なハードウェア
-
NCES IoT Base Shield
-
Windows PC
-
Windows7とWindows10で動作を確認しています．
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USB(microB)ケーブル
-
ボードには付属していないので用意して下さい．
アプリケーション仕様
作成するアプリケーションの仕様は次の通り．
- 機能1:LEDを1秒周期で点滅する
- 機能2:周期的にDigital Light センサーの値を読み込んで，値をOLED Display に表示する．
- 機能3:Touch Sensorを押している間は，Light センサーの値の表示の更新を停止して，OLED Displayの表示を反転させる．
- 機能4:Chainable LEDを周期的に色を変更する．
ハードウェアセットアップ
各種センサーをIoTシールドに接続します．Grove Digital LightとGrove OLED Displayは，I2Cポートに接続します．Touch SensorはD4以外のデジタルのコネクタに接続しますここではD3に接続します．LEDはD4に，Chainable RGB LEDはD8に接続します
プロジェクトフォルダ
プロジェクトフォルダは，NCESIoT_RTOS にあります．必要なライブラリ等は入っていますので，ハードウェアの
セットアップ後に動作させることは可能です．
割込み無し版
まず割込みを使用しないバージョンを作成します．
各モジュールのライブラリはGroveのWikiからダウンロードしてプロジェクトフォルダ以下に置きます．今回はDigital Light，OLED Display，ChainableLEDのライブラリを使用します．
まず機能1-4を別々のタスクで実現するためにタスクを追加で3個(合計4個)作成します．
#define R2CA_NUM_TASK 3
割込みを使わないのでUSE_INTERRUPTをコメントアウトします．ifdefが入っていると読みにくいのでifdefをとった状態のコードを掲載します．
#include "r2ca.h"
#include <Wire.h>
#include <Digital_Light_TSL2561.h>
#include <SeeedOLED.h>
#include <ChainableLED.h>
#define LED_PIN 4
extern void task1_setup();
extern void task2_setup();
extern void task3_setup();
void setup()
{
Serial.begin(115200);
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
task1_setup();
task2_setup();
task3_setup();
}
void loop()
{
digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}
#define TOUCH_PIN 3
int is_update_oled;
void task1_setup()
{
Wire.begin();
TSL2561.init();
SeeedOled.init();
SeeedOled.deactivateScroll();
is_update_oled = 1;
}
void task1_loop()
{
Serial.print("The Light value is: ");
Serial.println(TSL2561.readVisibleLux());
if (is_update_oled == 1) {
wai_sem(OLED_SEM);
SeeedOled.clearDisplay();
SeeedOled.putNumber(TSL2561.readVisibleLux());
sig_sem(OLED_SEM);
}
delay(1000);
}
void task2_setup()
{
pinMode(TOUCH_PIN, INPUT_PULLUP);
}
void task2_loop()
{
delay(1);
int TouchSensorValue = digitalRead(TOUCH_PIN);
if(TouchSensorValue==1) {
is_update_oled = 0;
wai_sem(OLED_SEM);
SeeedOled.setInverseDisplay();
sig_sem(OLED_SEM);
}else{
is_update_oled = 1;
wai_sem(OLED_SEM);
SeeedOled.setNormalDisplay();
sig_sem(OLED_SEM);
}
}
#define NUM_LEDS 1
ChainableLED leds(8, 9, NUM_LEDS);
void task3_setup()
{
leds.init();
}
float hue = 0.0;
boolean up = true;
int count = 0;
void task3_loop()
{
for (byte i=0; i<NUM_LEDS; i++)
leds.setColorHSB(i, hue, 1.0, 0.5);
delay(50);
if (up)
hue+= 0.025;
else
hue-= 0.025;
if (hue>=1.0 && up)
up = false;
else if (hue<=0.0 && !up)
up = true;
}
メインタスクセットアップ(setup())はシリアルポートとLEDのための初期化を行っています．
メインタスクループ(loop())では，LEDを一秒間隔で点滅させます．
タスク1セットアップ(task1_setup())では， Digital Light と OLED Display を初期化しています．
タスク1ループ(task1_loop())では，1秒ごとにDigital Light の値を読み込んでその結果をOLEDに表示します．
タスク2セットアップ(task2_setup())では，Touch Sensorのためにポートを初期化します．Touch Sensorを接続しているポートはマクロTOUCH_PINで定義しています．
タスク2ループ(task2_loop())では，Touch Sensorを読み込んで，押されていればOLEDを反転させます．ここで重要なのは，delay(1)を入れることです．これを入れないとメインタスクに処理が移りません．
タスク間の通信はグローバル変数で実現しています．具体的には，is_update_oledを使用しています．Touch Sensorが押されていれば is_update_oled を0に設定します．is_update_oled が0だとメインタスクはOLEDの更新を停止します．
OLEDは両方のタスクから操作するため，セマフォにより排他制御します．操作前にwai_sem()でセマフォを取得して，使用後にsig_sem()でセマフォを返却します．
セマフォはr2ca_app.cfgに宣言します．
INCLUDE("r2ca_lib.cfg");
CRE_SEM(OLED_SEM, {TA_NULL, 1, 1});
タスク3セットアップ(task3_setup())では，ChainableLEDのための初期化を行います．
タスク2ループ(task3_loop())では，ChainableLEDの色を周期的に変更します．
割込みあり版
次に割込みを使用するバージョンを作成します．
USE_INTERRUPTの定義を有効にします．ifdefが入っていると読みにくいのでifdefをとった状態のコードを掲載します．
#include "r2ca.h"
#include <Wire.h>
#include <Digital_Light_TSL2561.h>
#include <SeeedOLED.h>
#include <ChainableLED.h>
#define LED_PIN 4
void task1_setup();
void task2_setup();
void task3_setup();
void setup()
{
Serial.begin(115200);
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
task1_setup();
task2_setup();
task3_setup();
}
void loop()
{
digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(LED_PIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}
#define TOUCH_PIN 3
int is_update_oled;
void task1_setup()
{
Wire.begin();
TSL2561.init();
SeeedOled.init();
SeeedOled.deactivateScroll();
is_update_oled = 1;
}
void task1_loop()
{
Serial.print("The Light value is: ");
Serial.println(TSL2561.readVisibleLux());
if (is_update_oled == 1) {
wai_sem(OLED_SEM);
SeeedOled.clearDisplay();
SeeedOled.putNumber(TSL2561.readVisibleLux());
sig_sem(OLED_SEM);
}
delay(1000);
}
void onTouch(void) {
iwup_tsk(R2CA_TASK1);
}
void task2_setup()
{
pinMode(TOUCH_PIN, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(TOUCH_PIN, onTouch, CHANGE);
}
void task2_loop()
{
slp_tsk();
int TouchSensorValue = digitalRead(TOUCH_PIN);
if(TouchSensorValue==1) {
is_update_oled = 0;
wai_sem(OLED_SEM);
SeeedOled.setInverseDisplay();
sig_sem(OLED_SEM);
}else{
is_update_oled = 1;
wai_sem(OLED_SEM);
SeeedOled.setNormalDisplay();
sig_sem(OLED_SEM);
}
}
#define NUM_LEDS 1
ChainableLED leds(8, 9, NUM_LEDS);
void task3_setup()
{
leds.init();
}
float hue = 0.0;
boolean up = true;
int count = 0;
void task3_loop()
{
for (byte i=0; i<NUM_LEDS; i++)
leds.setColorHSB(i, hue, 1.0, 0.5);
delay(50);
if (up)
hue+= 0.025;
else
hue-= 0.025;
if (hue>=1.0 && up)
up = false;
else if (hue<=0.0 && !up)
up = true;
}
割込み無し版との差分について説明します．
割込みあり版では，Touch Sensor の状態が変化すると割込みハンドラを起動するようにします．
まずタスク2セットアップ(task2_setup())で，attachInterrupt()を呼び出して割込みを設定します．Touch Sensor を押した際にも話した際にも割込みを発生させたいため，引数にCHANGEを指定します．
割込みハンドラは onTouch()として宣言します．onTouch()は，iwup_tsk()でタスク1を起動します．
タスク2メインループ(task2_loop())ではonTouch()からiwup_tsk()により起動されるのを待ち，起動されたらTouch Sensor の値を読み，割込みなし版と同じ処理を実施します．
おわりに
この記事では，RTOSのAPIの実例を紹介しました．