Sistemi Operativi Real Time – Progetti FreeRTOS

19 Giugno 2021 di Daniele Frulla


Con l’evoluzione della tecnologia anche i sistemi operativi in tempo reale hanno avuto la loro crescita e forse non ce ne rendiamo conto, ma li stiamo utilizzando inconsapevolmente ogni giorno.

Cosa e’ un sistema operativo real time? Nel sistema operativo real time, non conta tanto il risultato di un’elaborazione, ma e’ importante il tempo in cui un determinato processo resta in esecuzione.

Per un sistema general purpose (desktop linux o windows che utilizziamo solitamente) il calcolo e l’elaborazione puo’ avvenire in 1 secondo o 1 ora, mentre per i sistemi operativi real-time il tempo di esecuzione fa la differenza! Nel sistema real-time se supero 1 secondo o un tempo prefissato per eseguire un task ho un errore a volte critico ed a volte superabile.

Nel tempo reale, come dice la parola, i processi sono eseguiti in tempo reale e se un processo non riesce a finire la sua esecuzione si puo’ bloccare tutta la coda dei processi oppure si continua con altri processi se l’errore e’ soft.

I sistemi operativi real-time sono l’evoluzione della programmazione dei microcontrollori, ed in effetti li si utilizza nella robotica, nella IoT, in tutti quei processi che hanno bisogno di un risultato predeterminato (non necessariamente veloce).

Pensa ad esempio alle stampanti 3D. Hanno tutte una scheda madre programmabile e gli si fanno compiere dei passi predeterminati, ma non sono necessariamente veloci. Fatto sta che la stampa deve essere eseguita sempre con le stesse operazione, prima una, poi l’altra e cosi’ via.

Come hai ormai capito i sistemi operativi real time sono stati sviluppati per agevolare la scrittura di codice all’interno dei microcontrollori o mcu. I sistemi embedded ne fanno grande uso, sono quei sistemi hardware che fanno una sola cosa, ma la fanno bene. Sistemi embedded fanno poche cose, ma la devono portare a termine come ad esempio un sensore di temperatura in tempo reale. Il dato della temperatura deve essere misurato e trasmesso ad una infrastruttura cloud in tempo reale.

Ecco che il sensore di temperature diventa un terminale IoT, efficiente ed a costi contenuti con un sistema operativo programmabile, attraverso RTOS (Real Time Operative System).

FreeRTOS

Di sistemi operativi real-time ne esistono molti, ma mi soffermo su FreeRTOS perche’ e’ abbastanza utilizzato, se ne puo’ facilmente capire la logica.

FreeRTOS e’ ben documentato ed utilizzato con diverse architetture hardware.

Si puo’ ad esempio utilizzare la libreria TCP/IP per creare un sito FTP pienamente funzionate con solamente 40KB di istruzioni da inserire nel nostro microcontrollore.

Oppure si puo’ programmare, attraverso FreeRTOS, un robot che segue la linea nera come hanno fatto questi studenti nel video:

Altrimenti ci si puo’ cimentare a realizzare dei piccoli progetti.

I progetti sono piccoli, ma hanno portato i costruttori ad integrare sempre piu’ gli oggetti con i nostri desktop e smartphone, attraverso la tecnologia IoT (Internet of Thing).


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