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リアルタイムアプリケーションデザイン
FreeRTOS を使った小さな組み込みシステム
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概　要
このセクションは組み込みリアルタイムアプリケーションの例題に対する４つの代表的なデザインソリューションを提案します。 それぞれのソリューションの適合性はさまざまな RAM 、 ROM と処理能力を持っている組み込みコンピュータのために判断されます。 加えて、それぞれのデザインの単純化と各々のメンテナンス性を評価します。
これは可能なデザインの一覧的なリストを提示す意図ではなく、FreeRTOS リアルタイムカーネルの使用法の案内書として書かれています。
このセクションが数年前に書かれたことを知っておいて下さい、その時点ではFreeRTOS は主に非常に小さいマイクロコントローラの上で使われました。 その時よりは、限定されないずっと大きいROM と RAM のマイクロコントローラ上でFreeRTOS を使うことが普通になりました。
ノート：これらのページはまだ FreeRTOS V4.0.0 の概要から更新されてません。 V4.0.0 がコルーチンのコンセプトを導入しました、
それはここで提示されたものと異り斬新なソリューションを提供するでしょう。 タスクとコルーチンのドキュメンテーションはそれ以上のインフォメーションを提供します。
アプリケーション例
このアプリケーションは組み込みシングルボードコンピュータの上に実行し、ローカルとリモートユーザインタフェースの両方を保守すると共に、プラントをコントロールしなくてはなりません。

上に示された、システムについて:

  1. 制御端末の中の組み込みコンピュータ。
  2. ２つの fieldbus ネットワーク・センサー群。
  3. コントロールされているプラント（モーター、加熱装置、等々）。 これは同じ fieldbus ネットワーク上で接続されています。
  4. 多目的 IO を使って走査するキーパッド。
  5. ２つの LED インジケーター。
  6. LCD ディスプレイ。
  7. リモートモニタリングコンピュータを付加可能な組み込みWeb サーバ。
  8. PDA 上で走るコンフィギュレーションユーティリティーへの RS232 インタフェース。
最重要のソフトウェア必要条件
ここでは正確な機能要求よりむしろ、シーケンスとタイミング必要条件に興味を絞ります。
プラントコントロール

毎コントロールサイクルで次のシーケンスを実行しなければならない：

  1. ネットワークで結ばれたセンサからのデータを要求するために fieldbus の上にフレームを送信する。
  2. 両方のセンサからデータを受け取るのを待つ。
  3. コントロールアルゴリズムを実行する。
  4. プラントにコマンドを送る。
組み込みコンピュータのコントロール機能は正確に10ms毎にリクエストすべきです、そして結果のコマンドはこのリクエストの 5ms 以内に伝達されるべきです。 コントロールアルゴリズムは正確なタイミングに依存しています、これらのタイミング必要条件が満たされることは最も重要です。
ローカルなオペレータインタフェース［キーパッドと LCD ］
キーパッドと LCD はオペレーターがシステムデータを選択して、見て、変更するために使用する。オペレータインタフェースはプラントがコントロールされている間を縫って機能するべきです。
キープレスがミスしないことを保証するために、キーパッドは少なくとも15ms毎に走査すべきです。 LCD はキーが押されて50ms 以内に更新するべきです。
ＬＥＤ
LED はシステム状態を示すために使われる。緑ＬＥＤがシステムが予期されたように走っていることを示すために点灯すべきです。 フラッシュする赤い LED は障害状態を示し、訂正LEDは1秒か2秒毎に間歇的フラッシュすべきです。 このフラッシュレートは 50ms 以内の精度を保つべきです。
RS232 PDA インタフェース
PDA RS232 インタフェースは、ローカルオペレーターインタフェースと同じデータを見て、アクセスすることができ、また制約条件及びタイミングも同じであるべきです - データ伝送時間を割引くにしても。
TCP/IP インタフェース
組み込みの Web サーバは１秒以内で HTTP のリクエストに応じるべきです。
アプリケーションコンポーネント

システム例のタイミング必要条件は３つのカテゴリに分かれます：

  1. 厳密なタイミング − プラントコントロール
    それがすべての 10ms を実行しなくてはならない、制御機能は非常に厳密なタイミング必要条件を持ちます。
  2. フレキシブルなタイミング − LED
    LED アウトプットは最大・最小の時間制約条件があり、その範囲で機能する大きなタイミング許容範囲があります。
  3. タイミングはデッドラインだけ - ヒューマンインタフェース
これはキーパッド、 LCD 、 RS232 と TCP/IP イーサネット通信を含みます。 最大限度だけが指定されるような、ヒューマンインタフェース機能はタイプ毎に異るタイミング必要条件を持っています。 例えば、キーパッドは少なくともすべての 10ms 走査されなくてはなりませんが10ms までのどんなレートでも受容できます。
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