技術評論社サイトのロゴ

Arduino IDEではじめる FreeRTOS入門［ESP32 ラズパイPico 2W対応］

「Arduino IDEではじめる FreeRTOS入門［ESP32 ラズパイPico 2W対応］」のカバー画像
著者
後閑哲也　著
定価
3,520円（本体3,200円＋税10%）
発売日
2026.6.24
判型
B5変形
頁数
264ページ
ISBN
978-4-297-15684-8

サポート情報

概要

組み込みプログラミングにおいて、「AをやりながらBも同時に進める」といった並行処理は、プログラムの難易度を著しく上昇させます。しかし、リアルタイムOS（RTOS）を用いることで、タスク管理が容易になり、コードの見通しを良くすることができます。

本書の主題であるFreeRTOSは、軽量かつ幅広いプラットフォームに対応したRTOSです。現在はMITライセンスのもとオープンソースとして提供されています。Wi-Fi、Bluetooth、イーサネットを介したクラウド接続機能も強化されています。

本書では、リアルタイムOSであるFreeRTOSを、手軽に利用できるプラットフォームとしてArduinoを使うことを軸に解説します。特に、標準でFreeRTOSベースで構成され、デュアルコアに最適化されたESP32、およびデュアルコアのタスク割り当てが可能なRaspberry Pi Pico WをArduinoで使用する方法に焦点を当てます。小型で安価なXIAOシリーズを中心に、ブレッドボードでの具体的な製作例を通して、FreeRTOSの実践的な使い方を詳細に解説します。

こんな方にオススメ

  • ラズパイPIやESP32で、もっと多機能な作品を作りたい人
  • FreeRTOSを使いたい人

目次

第1章　FreeRTOSとは

  • 1-1　RTOSとは
  • 1-2　FreeRTOSとは
  • 1-3　FreeRTOSの内部構成と動作
    • 1-3-1　Amazon FreeRTOSの全体構成
    • 1-3-2　FreeRTOS Kernel部の構成
    • 1-3-3　タスクの状態遷移
    • 1-3-4　タイムスライス
    • 1-3-5　メモリ管理

第2章　ArduinoとFreeRTOS

  • 2-1　ArduinoとFreeRTOSの連携
  • 2-2　Arduino ESP Coreの概要
  • 2-3　Arduino-Picoの概要

第3章　テスト用ハードウェアの製作

  • 3-1　XIAO IoT Boardの製作
    • 3-1-1　XIAO IoT Boardの全体構成
    • 3-1-2　主要部品の概要
    • 3-1-3　回路設計と組み立て
  • 3-2　Pico IoT Boardの製作
    • 3-2-1　Pico IoT Boardの全体構成
    • 3-2-2　主要部品の概要
    • 3-2-3　回路設計と組み立て
  • 3-3　周辺デバイスライブラリの使い方
    • 3-3-1　BME280センサライブラリの使い方
    • 3-3-2　OLED用ライブラリの使い方
    • 3-3-3　実際の例題

第4章　FreeRTOSの基本の使い方

  • 4-1　FreeRTOSを使うための準備
    • 4-1-1　ESP32系の場合
    • 4-1-2　Raspberry Pi Pico系の場合
    • 4-1-3　ビルドと書き込み
  • 4-2　タスクの作り方とタスク制御
    • 4-2-1　タスクの基本書式
    • 4-2-2　タスク生成関数
    • 4-2-3　タスク制御用API関数
    • 4-2-4　例題によるタスクの作成方法
    • 4-2-5　例題によるタスク制御の使い方
  • 4-3　Queue（キュー）の使い方
    • 4-3-1　Queueとは
    • 4-3-2　Queue制御用のAPI関数
    • 4-3-3　競合が起きる例題
    • 4-3-4　Queueを使った例題
  • 4-4　Semaphore（セマフォ）の使い方
    • 4-4-1　Semaphore（セマフォ）とは
    • 4-4-2　Semaphore制御用API関数
    • 4-4-3　例題によるSemaphoreの使い方
  • 4-5　Mutex（ミューテックス）の使い方
    • 4-5-1　Mutexとは
    • 4-5-2　Mutex制御用API関数
    • 4-5-3　Mutexなしの例題
    • 4-5-4　例題によるMutexの使い方
  • 4-6　Notification（タスクノーティフィケーション）の使い方
    • 4-6-1　Notificationとは
    • 4-6-2　Notification制御用API関数
    • 4-6-3　Notificationの使い方
    • 4-6-4　例題による単純なNotificationの使い方
    • 4-6-5　例題によるイベントモードのNotificationの使い方
  • 4-7　Event Group（イベントグループ）の使い方
    • 4-7-1　Event Groupとは
    • 4-7-2　Event Group制御用API関数
    • 4-7-3　例題によるEvent Groupの使い方
  • 4-8　Stream Buffer（ストリームバッファ）の使い方
    • 4-8-1　Stream Bufferとは
    • 4-8-2　Stream Buffer制御用API関数
    • 4-8-3　例題によるStream Bufferの使い方
  • 4-9　Message Buffer（メッセージバッファ）の使い方
    • 4-9-1　Message Bufferとは
    • 4-9-2　Message Buffer制御用API関数
    • 4-9-3　例題によるMessage Bufferの使い方
  • コラム FreeRTOSを使う際のポイント

第5章　応用編

  • 5-1　デュアルコアの使い方
    • 5-1-1　デュアルコアとは
    • 5-1-2　デュアルコア対応API関数
    • 5-1-3　例題によるデュアルコアの使い方
    • 5-1-4　XIAO IoT Boardの場合
    • 5-1-5　Pico IoT Boardの場合
  • 5-2　Wi-Fiの使い方
    • 5-2-1　Wi-Fiの使い方の差異
    • 5-2-2　例題によるWi-Fiの使い方
    • 5-2-3　XIAO IoT Boardの場合
    • 5-2-4　Pico IoT Boardの場合
  • 5-3　ESP-NOWの使い方
    • 5-3-1　ESP-NOWとは
    • 5-3-2　例題によるESP-NOWの使い方
    • 5-3-3　MACアドレスの取得方法
  • 5-4　ファイルシステムの使い方
    • 5-4-1　SDライブラリのプログラム構成と特徴
    • 5-4-2　SDライブラリのAPI関数の使い方
    • 5-4-3　例題によるSDライブラリの使い方
  • 5-5　IoTシステムの製作
    • 5-5-1　IoTシステムの全体構成
    • 5-5-2　XIAO IoT Boardの場合
    • 5-5-3　Pico IoT Boardの場合

第6章　インターネットラジオの製作

  • 6-1　全体構成と仕様
  • 6-2　デバイスの外観と仕様
  • 6-3　回路設計と組み立て
  • 6-4　プログラムの全体構成
  • 6-5　ESP32-audioI2Sライブラリの使い方
  • 6-6　液晶表示器ライブラリの使い方
  • 6-7　プログラム詳細

第7章　グラフ表示IoTボードの製作

  • 7-1　全体構成と仕様
  • 7-2　回路設計と組み立て
  • 7-3　プログラムの全体構成
  • 7-4　プログラムの詳細

第8章　メカナムホイール車の製作

  • 8-1　車体の製作
  • 8-2　デバイスの外観と仕様
  • 8-3　制御部の回路と組み立て
  • 8-4　車体の組み立て
  • 8-5　送信機の製作
  • 8-6　デバイスの外観と仕様
  • 8-7　送信機の回路と組み立て
  • 8-8　車体のプログラムの全体構成
  • 8-9　プログラムの詳細
  • 8-10　送信機側のプログラムの構成
  • 8-11　プログラムの詳細

第9章　カメラ付きリモコンカーの製作

  • 9-1　全体構成と仕様
  • 9-2　デバイスの外観と仕様
  • 9-3　制御部の回路と組み立て
  • 9-4　車体の組み立て
  • 9-5　車体のプログラムの作成
  • 9-6　プログラム詳細
  • 9-7　タブレットのプログラム作成
    • 9-7-1　画面設計
    • 9-7-2　コンポーネントの設定
    • 9-7-3　ブロックプログラミング
  • 9-8　カメラ内蔵XIAOのプログラム作成

第10章　自動水やり器の製作

  • 10-1　全体構成と仕様
  • 10-2　デバイスの外観と仕様
  • 10-3　制御ボードの設計と組み立て
  • 10-4　ハードウェア全体の製作
  • 10-5　プログラムの構成
  • 10-6　プログラムの詳細
  • 10-7　実行結果
  • 索引
  • プログラムなどのダウンロードについて
  • 参考文献