آموزش جامع FreeRTOS از پایه روی پردازنده‌های ARM (ویرایش شده) - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مقدمه Introduction

• سیستم عامل بلادرنگ (RTOS) چیست؟ What is a Realtime Operating System (RTOS)

• درک تعویض زمینه (Context Switching) Understanding Context Switching

• مقایسه RTOS با سیستم‌های ISR و Busy Wait Comparing RTOS with ISR and Busy Wait Systems

• مفهوم یک Thread The Concept of a Thread

راه اندازی Setting Up

• اطلاعیه: انتخاب برد توسعه Notice : Development Board Choice

• دانلود CubeIDE Downloading CubeIDE

• راه اندازی STM32CubeIDE Setting Up STM32CubeIDE

• نصب بسته‌ها Installing Packages

• مروری Overview

معرفی FreeRTOS Introduction to FreeRTOS

• قراردادهای نامگذاری FreeRTOS FreeRTOS naming conventions

• درک نام‌های ماکرو FreeRTOS Understanding FreeRTOS Macro Names

• کدنویسی: پیکربندی سیستم Coding : Configuring our System

مدیریت Thread در FreeRTOS FreeRTOS Thread Management

• مروری بر توابع TaskCreate Overview of the TaskCreate functions

• دانلود کد منبع Source Code Download

• کدنویسی: ایجاد Taskها Coding : Creating Tasks

• کدنویسی: ایجاد Taskها از Taskهای دیگر Coding : Creating Tasks from other Tasks

• کدنویسی: کار با توابع Task Coding : Working with Task functions

• کدنویسی: درک اولویت‌های Task Coding : Understanding Task Priorities

• کدنویسی: تغییر اولویت یک Task در زمان اجرا Coding : Changing a Task Priority in Runtime

• کدنویسی: خواندن اولویت یک Task Coding : Reading the Priority of a Task

• کدنویسی: به حالت تعلیق درآوردن یک Task Coding : Suspending a Task

• کدنویسی: از سرگیری یک Task به حالت تعلیق درآمده Coding : Resuming a suspended Task

• کدنویسی: خاتمه دادن به یک Task Coding : Terminating a Task

• درک حالت‌های Task Understanding Task States

• استفاده از حالت Blocked برای ایجاد تاخیر Using the Blocked State to create delays

• کدنویسی: بلاک کردن یک Task Coding : Blocking a Task

• کدنویسی: اجرای Taskها به صورت دوره‌ای Coding : Executing Tasks Periodically

• مروری بر Idle Task Overview of the Idle Task

• کدنویسی: کار با Idle Task Coding : Working with Idle Task

• مروری بر Tick Hook Overview of the Tick Hook

مدیریت Queue و Queueset در FreeRTOS FreeRTOS Queue and Queueset Management

• درک Queues و Queuesets Understanding Queues and Queuesets

• کدنویسی: کار با Queues Coding : Working with Queues

• کدنویسی: به‌روزرسانی printf Coding : Updating printf

• کدنویسی: همگام‌سازی Taskها با Queues Coding : Synchronizing Tasks with Queues

• کدنویسی: ارسال داده‌های پیچیده‌تر با Queues Coding : Sending more complex data with Queues

• کدنویسی: کار با Queuesets Coding : Working with Queuesets

درک Semaphores در FreeRTOS Understanding FreeRTOS Semaphores

• درک Semaphores Understanding Semaphores

• کدنویسی: کار با Binary Semaphores Coding : Working with Binary Semaphores

توسعه برخی درایورها Developing Some Drivers

• کدنویسی: توسعه برخی درایورها (قسمت اول) Coding : Developing some driver (Pt.1)

• کدنویسی: توسعه برخی درایورها (قسمت دوم) Coding : Developing some driver (Pt.2)

• کدنویسی: تست درایورها Coding : Testing the drivers

درک Semaphores در FreeRTOS (ادامه) Understanding FreeRTOS Semaphores (contd.)

• کدنویسی: کار با Mutex Coding : Working with a Mutex

• کدنویسی: کار با Counting Semaphores Coding : Working with Counting Semaphores

Gatekeepers Gatekeepers

• کدنویسی: پیاده‌سازی Task نگهبان Coding : Implementing the Gatekeeper task

تایمرهای نرم‌افزاری FreeRTOS FreeRTOS Software Timers

• مروری بر تایمرهای نرم‌افزاری Overview of Software Timers

• کدنویسی: کار با تایمرهای نرم‌افزاری Coding : Working with Software Timers

• کدنویسی: متوقف کردن تایمر Auto-Reload در زمان اجرا Coding : Stopping the Auto-Reload Timer during runtime

مدیریت وقفه FreeRTOS FreeRTOS Interrupt Management

• کدنویسی: دریافت داده از UART با استفاده از Polling Coding : Receiving data from the UART using Polling

• کدنویسی: تعامل با روال‌های سرویس وقفه (ISRs) Coding : Interacting with Interrupt Service Routines (ISRs)

• کدنویسی: دریافت یک بسته داده کامل Coding : Receiving an entire data packet

درک EventGroups در FreeRTOS Understanding FreeRTOS EventGroups

• مروری بر EventGroups Overview of EventGroups

• کدنویسی: تنظیم و خواندن EventBits در یک EventGroup Coding : Setting and Reading EventBits in an EventGroup

• کدنویسی: EventGroup با Multiple Setters Coding : EventGroup with Multiple Setters

• کدنویسی: همگام‌سازی Taskها با استفاده از EventGroups Coding :Synchronizing Tasks using EventGroups

درک Notifications در FreeRTOS Understanding FreeRTOS Notifications

• مروری بر Task Notifications Overview of Task Notifications

• کدنویسی: کار با Task Notifications Coding : Working with Task Notifications

زمانبند FreeRTOS The FreeRTOS Scheduler

• درک زمانبند FreeRTOS Understanding the FreeRTOS Scheduler

• کدنویسی: درک پیکربندی زمانبند - فقط Preemption Coding : Understanding the Scheduler Configuration - Preemption Only

• کدنویسی: درک پیکربندی زمانبند -Pseudo Timeslicing Coding : Understanding the Scheduler Configuration -Pseudo Timeslicing

APIهای عمومی CMSIS-RTOS CMSIS-RTOS Generic APIs

• مقدمه‌ای بر CMSIS-RTOS Introduction to CMSIS-RTOS

• کدنویسی: ایجاد Threads با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Creating Threads using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: تغییر اولویت‌های Thread با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Changing Thread priorities using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: به حالت تعلیق درآوردن Threads با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Suspending Threads using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: از سرگیری Threads با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Resuming Threads using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: خاتمه دادن به Threads با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Terminating Threads using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: قرار دادن Threads در حالت Blocked با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Putting Threads in the Blocked State using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: ایجاد تایمرهای نرم‌افزاری با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Creating Software Timers using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: ایجاد Mutexes با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Creating Mutexes using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: ایجاد Semaphores با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Creating Semaphores using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: ایجاد Message Queues با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Creating Message Queues using CMSIS-RTOS2 APIs

• کدنویسی: ایجاد EventFlags با استفاده از APIهای CMSIS-RTOS2 Coding : Creating EventFlags using CMSIS-RTOS2 APIs

اطلاعیه: شروع نسخه قدیمی دوره Notice : Start of Old Edition of the Course

• اطلاعیه: شروع نسخه قدیمی دوره Notice : Start of Old Edition of the Course

• انتخاب‌های میکروکنترلر Microcontroller Choices

• یادآوری سریع Quick Reminder

• مروری بر برد STM32F4-DISCOVERY Overview of the STM32F4-DISCOVERY Board

• مروری بر TM4C123 Tiva C LaunchPad Overview of the TM4C123 Tiva C LaunchPad

• مروری بر برد STM32F4-NUCLEO Overview of the STM32F4- NUCLEO Board

• سایر اجزا Other components

راه اندازی - Keil uVision 5 Setting Up - Keil uVision 5

• دانلود Keil uVision 5 Downloading Keil uVision 5

• نصب Keil uVision 5 Installing Keil uVision 5

• نصب بسته‌های بیشتر Installing more packs

• به‌روزرسانی: نصب Stellaris Driver برای ویندوز 8 و بالاتر Update : Install Stellaris Driver for Windows 8 and above

• نصب درایورهای Stellaris ICDI Installing Stellaris ICDI drivers

• مروری بر Keil uVision 5 Overview of Keil uVision 5

• تغییر کامپایلر Changing the Compiler

شروع به کار Getting Started

• تبدیل یک برنامه موجود به یک برنامه بلادرنگ FreeRTOS (قسمت اول) Converting an existing application into a FreeRTOS realtime application (Part I)

• نصب بسته‌ها برای RTOS Installing Packs for RTOS

• تبدیل یک برنامه موجود به یک برنامه بلادرنگ FreeRTOS (پایان) Converting an existing application into a FreeRTOS realtime application (end)

مقدمه‌ای بر FreeRTOS Introduction to FreeRTOS

• FreeRTOS چیست؟ What is FreeRTOS ?

• ویژگی‌های FreeRTOS Features of FreeRTOS

• نام‌های متغیر FreeRTOS FreeRTOS Variable Names

• نام‌های تابع FreeRTOS FreeRTOS Function Names

• نام‌های ماکرو FreeRTOS FreeRTOS Macro Names

مدیریت Task Task Management

• تابع Task The Task Function

• ایجاد یک Task Creating a Task

• کدنویسی: ایجاد Task Coding : Task Creation

• کدنویسی: ایجاد Taskها از Taskهای دیگر Coding : Creating Tasks from other Tasks

• کدنویسی: استفاده از پارامترهای Task Coding : Using Task parameters

• کدنویسی: اولویت‌های Task Coding : Task Priorities

• کدنویسی: تغییر اولویت Task در زمان اجرا Coding : Changing Task Priority at run-time

• کدنویسی: Task تغییر اولویت خود را Coding : Task changing its own priority

• کدنویسی: به حالت تعلیق درآوردن یک Task Coding : Suspending a Task

• کدنویسی: یک Task خود را به حالت تعلیق در می‌آورد Coding : A Task suspending itself

• کدنویسی: از سرگیری یک Task به حالت تعلیق درآمده Coding : Resuming a suspended Task

• ایجاد تاخیرهای کارآمد با vTaskDelay() Creating efficient delays with vTaskDelay( )

• کدنویسی: بلاک کردن Tasks با vTaskDelay() Coding : Blocking Tasks with vTaskDelay()

• کدنویسی: دستیابی به اجرای دوره‌ای با vTaskDelayUntil() Coding : Achieving periodic execution with vTaskDelayUntil()

• کدنویسی: از بین بردن Tasks Coding : Killing Tasks

• کدنویسی: ایجاد Tasks به صورت استاتیک (قسمت اول) Coding : Creating Tasks statically (Part I)

• کدنویسی: ایجاد Tasks به صورت استاتیک (قسمت دوم) Coding : Creating Tasks statically (Part II)

• کدنویسی: ایجاد Tasks به صورت استاتیک (قسمت سوم) Coding : Creating Tasks statically (Part III)

• کدنویسی: آزمایش با هندل بازگشتی Task Coding : Experimenting with the Task return handle

مدیریت Queue Queue Management

• مقدمه‌ای بر queues Introduction to queues

• توابع مدیریت Queue Queue management functions

Queue Sets Queue Sets

• مقدمه‌ای بر Queue sets Introduction to Queue sets

• توابع مدیریت Queue set Queue set management functions

تایمرهای نرم‌افزاری Software Timers

• مقدمه‌ای بر تایمرهای نرم‌افزاری Introduction to software timers

• توابع مدیریت تایمر Timer management functions

Semaphores Semaphores

• مقدمه‌ای بر Binary Semaphores Introduction to Binary Semaphores

• مقدمه‌ای بر Counting Semaphores Introduction to Counting Semaphores

• برخی مفاهیم مشترک Some common concepts

توابع Hook در FreeRTOS FreeRTOS Hook Functions

• کدنویسی: تابع Idle Hook Coding : The Idle Hook Function

• کدنویسی: تابع Tick Hook Coding : The Tick Hook Function

• The Cooperative Idle Task The Cooperative Idle Task

پیکربندی زمانبند FreeRTOS Configuring the FreeRTOS Scheduler

• کدنویسی: پیکربندی زمانبند فقط به صورت preemptive Coding : Configuring the Scheduler as preemptive only

• کدنویسی: پیکربندی زمانبند -Pseudo time-sharing Coding : Configuring the Scheduler -Pseudo time-sharing

• کدنویسی: Task yielding Coding : Task yielding

ساخت سیستم‌عامل بلادرنگ با STM32CubeIDE Building RealTime Firmware with STM32CubeIDE

• دانلود CubeIDE Download CubeIDE

• راه اندازی STM32CubeIDE Setting Up STM32CubeIDE

• نصب بسته‌ها Installing Packages

• مروری Overview

• کدنویسی: آزمایش با Tasks و Priorities Coding : Experimenting with Tasks and Priorities

• کدنویسی: دسترسی به درایورهای سخت افزاری از چندین Thread Coding : Accessing Hardware Drivers from Multiple Threads

• کدنویسی: دسترسی به درایورهای سخت افزاری از چندین Thread با استفاده از MUTEX Coding : Accessing Hardware Drivers from Multiple Threads using a MUTEX

• کدنویسی: ایجاد Threads به صورت دستی Coding : Creating Threads Manually

• کدنویسی: ارسال Notifications بین Threads Coding : Sending Notifications Between Threads

مدیریت حافظه Heap در FreeRTOS FreeRTOS Heap Memory Management

• مروری بر طرح تخصیص Heap_1 Overview of the Heap_1 allocation scheme

• مروری بر Heap_2 و 3 Overview of the Heap_2 and 3

• مروری بر طرح تخصیص Heap_4 Overview of the Heap_4 allocation scheme

• درباره Heap_5 About Heap_5

مفاهیم کلی RTOS: مبانی General RTOS concepts: Fundamentals

• RTOS چیست؟ What is an RTOS?

• معیارهای عملکرد سیستم‌عامل‌های بلادرنگ Performance Metrics of Real Time Operating Systems

• سیستم Busy Wait Busy Wait System

• سیستم‌های Multi-Threaded (با ISRها) Multi-Threaded Systems (With ISRs)

• سیستم‌های Real-Time Real-Time Systems

• Stack و نقشه حافظه Stack & Memory Map

• Thread The Thread

• طبقه‌بندی Threads Classification of Threads

مروری بر ویژگی‌های پشتیبانی از سیستم عامل Cortex-M Overview of Cortex-M OS Support Features

• داخل میکروکنترلر Inside the Microcontroller

• حالت‌های عملیات Operation Modes

• The Shadow Stack Pointer The Shadow Stack Pointer

• SVC Exceptions SVC Exceptions

• کدنویسی: ایجاد SVC Services (قسمت اول) Coding : Creating SVC Services (PART I)

• ایجاد SVC Services (قسمت دوم) Creating SVC Services (PART II)

• کدنویسی: ایجاد SVC Services (قسمت سوم) Coding : Creating SVC Services (PART III)

• ایجاد SVC Services (قسمت چهارم) Creating SVC Services (PART IV)

• کدنویسی: ایجاد SVC Services (قسمت پنجم) Coding : Creating SVC Services (PART V)

• کدنویسی: ایجاد SVC Services (قسمت ششم) Coding : Creating SVC Services (PART VI)

• PendSV Exceptions PendSV Exceptions

• دستورالعمل‌های دسترسی انحصاری Exclusive access instructions

• SysTick The SysTick

مفاهیم کلی RTOS: درونیات یک کرنل بلادرنگ General RTOS concepts : Internals of a real-time kernel

• مقدمه Introduction

• کدنویسی: راه اندازی پروژه Coding : Setting Up the Project

• کدنویسی: تحلیل مدارک مرجع Coding : Analyzing the Reference Documents

• کدنویسی: پیکربندی پین Coding : Pin configuration

• کدنویسی: تست پیکربندی پین Coding : Testing pin configuration

• کدنویسی: اضافه کردن Time Base Coding : Adding a Time Base

• کدنویسی: کد Blocking Coding : The Blocking Code

• کدنویسی: Exception Stack Frame Coding : The Exception Stack Frame

• کدنویسی: Exception Stack Frame (قسمت دوم) Coding : The Exception Stack Frame (PART II)

• کدنویسی: ایجاد Stack Frames Coding : Creating the Stack Frames

• کدنویسی: Switching Threads Coding : Switching Threads

مفاهیم کلی RTOS: زمانبند و سیاست‌های زمانبندی General RTOS concepts : The Scheduler and Scheduling policies

• زمانبند The Scheduler

• Process در مقابل Thread Process vs. Thread

• طبقه‌بندی زمانبندها Classification of Schedulers

• Preemption Preemption

• معیارهای زمانبند Scheduler Criteria

• CPU Utilization CPU Utilization

• بهینه‌سازی الگوریتم زمانبندی Scheduling Algorithm Optimization

• مروری بر الگوریتم‌های محبوب زمانبندی Overview of Popular Scheduling Algorithms

• زمانبند First Come First Served (FCFS) First Come First Served (FCFS) Scheduler

• زمانبند Round Robin (RR) Round Robin (RR) Scheduler

• زمانبند Round Robin (RR) (قسمت دوم) Round Robin (RR) Scheduler (PART II)

• Quanta Quanta

• زمانبند Weighted Round Robin (WRR) Weighted Round Robin (WRR) Scheduler

• درونیات Round Robin Scheuler Internals of the Round Robin Scheuler

• کرنل The Kernel

مفاهیم کلی RTOS: بسته پشتیبانی برد (BSP) General RTOS concepts : Board Support Package (BSP)

• کدنویسی: STM32F4_RTOS_BSP (قسمت اول) Coding : STM32F4_RTOS_BSP (PART I)

• کدنویسی: STM32F4_RTOS_BSP (قسمت دوم) Coding : STM32F4_RTOS_BSP (PART II)

• کدنویسی: STM32F4_RTOS_BSP (قسمت سوم) Coding : STM32F4_RTOS_BSP (PART III)

• STM32F4_RTOS_BSP (قسمت چهارم) STM32F4_RTOS_BSP (PART IV)

• کدنویسی: STM32F4_RTOS_BSP (قسمت پنجم) Coding : STM32F4_RTOS_BSP (PART V)

• کدنویسی: STM32F4_RTOS_BSP (قسمت ششم) Coding : STM32F4_RTOS_BSP (PART VI)

• کدنویسی: TESTING STM32F4_RTOS_BSP (قسمت اول) Coding : TESTING STM32F4_RTOS_BSP (PART I)

• کدنویسی: TESTING STM32F4_RTOS_BSP (قسمت دوم) Coding : TESTING STM32F4_RTOS_BSP (PART II)

• کدنویسی: TESTING STM32F4_RTOS_BSP (قسمت سوم) Coding : TESTING STM32F4_RTOS_BSP (PART III)

• کدنویسی: ملاحظاتی درباره STM432F4- NUCLEO Coding : Remarks on STM432F4- NUCLEO

• کدنویسی: مروری بر TM4C TIVA-C BSP Coding : Overview of TM4C TIVA-C BSP

راه اندازی اختیاری Optional Setup

• راه اندازی STM32CubeMX Setting Up STM32CubeMX

• مروری بر STM32CubeMX Overview of STM32CubeMX

• مروری بر STM32CubeMX (ادامه) Overview of STM32CubeMX (continued)

• بررسی به‌روزرسانی‌ها و Firmwares Checking for Updates and Firmwares

• مروری بر پیکربندی Peripheral Overview of Peripheral Configuration

• پروژه ورودی/خروجی CubeMX CubeMX Input/Output project

• پروژه وقفه خارجی CubeMX CubeMX External Interrupt project