فیلم آموزشی معرفی RTOS – جلسۀ 1 آموزش FreeRTOS

فیلم آموزشی معرفی RTOS یوبرد به عنوان جلسۀ اول آموزش FreeRTOS یوبرد درنظر گرفته شده است. سوالات بسیاری در ذهن مخاطبین مبتدی و حرفه ای فعال در زمینۀ میکروکنترلرها درمورد RTOS وجود دارد. که در ادامه خواهیم دید.

سوالاتی از جمله:

• شاید سوال اول این باشد که FreeRTOS چیست؟ اما بهتر است بپرسید RTOSدقیقا چیست؟ سیستم عامل بلادرنگ چیست یا پردازش بلادرنگ چیست؟
• تفاوت RTOS با OS کامپیوتر (GPOS) چیست؟ کلا انواع OS و ویژگی ها و تفاوت های انها چیست؟
• کاربرد سیستم عامل در میکروکنترلرها دقیقا چیست؟
• لزوم استفاده از RTOS در Embedded System ها (سیستم های مبتنی بر میکروکنترلر و یا برخی پردازنده ها) و کنترل بلادرنگ چیست؟
• خودم می توانم کاری که RTOS انجام می دهد را انجام دهم پس چرا از RTOS استفاده کنم؟ به عبارتی RTOS چه ارزش یا ارزش هایی را برای من به ارمغان می آورد که من مجبورم از RTOS استفاده کنم؟
• دقیقا چه کارهایی را ما خودمان نمی توانیم انجام دهیم که برای آن از RTOS استفاده می کنیم؟ لطفا با مثال در کدنویسی بگویید و نه با ذکر کاربرد.
• تفاوت RTOS ها از جنبه های مختلف چیست؟ چند RTOSکه خودتان با آنها کار کرده اید را لطفا با جزئیات مقایسه کنید. مثلا FreeRTOS و VxWorks را مقایسه کنید.
• Embedded OSیا سیستم عامل تعبیه شده چیست و تفاوت Embedded OSبا RTOS چیست؟
• ویژگی های مهم و مشترک سیستم عامل بی درنگ چیست؟
• معروف ترین و بهترین RTOS ها کدام هستند؟
• از بین RTOS ها، FreeRTOS بهتر است یا RTX یا VxWorks یا RTEMS؟

این سوالات به پاسخ هایی نیاز دارند که حرفه ای ها را قانع کنند. پاسخ های کلی و بدون پرداخت به اصل مطلب، مطلوب این زمینه نیست. عموما با تحقیق درباره سیستم های بلادرنگ به آن چیزی که باید برسیم، نمی رسیم. برای برنامه نویسی بلادرنگ اولین گام یافتن پاسخ به سوالات فوق است. یافتن پاسخ عمیق به برخی از موارد فوق، ساعت ها زمانبر و برخی دیگر با تجربۀ کار با چند RTOS در عمل و درک آن حاصل می شود. این جلسه از آموزش RTOS در یوبرد به پاسخ های جامع به پرسش های فوق می پردازیم.

سرفصل های فیلم آموزشی معرفی RTOS یوبرد:

مباحث فیلم آموزشی معرفی RTOS یوبرد عبارتند از:

• Operating System چیست؟ قبل از پاسخ سوال FreeRTOS چیست، یا RTOS چیست؟ یک سری مقدمات نیاز است. ابتدا تعریفی از OS در دنیای کامپیوتر و مقایسۀ این تعریف در دنیای میکروکنترلرها و سیستم های امبدد به همراه مثال هایی مهم انجام می شود.
• انواع OS: می بینیم که صدها OS به تفکیک از جنبه های مختلف دنیا وجود دارد و از میان آنها برخی را بررسی می کنیم.
• General Purpose Operating System: برای درک بهتر RTOS نیاز هست که سری از OS های دیگر مثل GPOS را بشناسیم که بتوانیم در مقایسه با آن مبحث را بهتر متوجه شویم.
• Embedded OS: در این بخش امبدد سیستم ها و همچنین سیستم های نهفته و بیدرنگ را بیشتر می شناسیم و پاسخ به سوال نرم افزار تعبیه شده چیست، یک مقدمه ای بر معرفی RTOS ها است.
• Real-Time OS: در قالب یک احساس نیاز و در قالب یک داستان، می بینیم که Real-Time System و Real-Time OS چیست؟
• RTOS چیست؟ حال پاسخی ابتدایی به این سوال می دهیم.
• Hard and Soft Real-Time Systems: در ابتدا تعریفی از این دو عبارت که بصورت کیفی برخی سیستم های زمان واقعی را توصیف می کنند را می بینیم.
• PFD و SIL: این دو عبارت که در استانداردهای صنایع مختلف می بینیم را می شناسیم و با استفاده از آنها یک تعریف کمی از سیستم های مرتبط با ایمنی و امنیت را می بینیم.
• GPOS در مقایسه با RTOS: حال در یک مقایسه، یک جمع بندی از آنچه تا به اینجا آموختیم، انجام می دهیم.
• ویژگی های مهم و مشترک RTOS ها: ویژگی های بسیاری برای RTOS ها می توان برشمرد. اما 3 ویژگی وجود دارد که ما را ملزم به استفاده از RTOS در سیستم های Real Time، حیاتی، مرتبط با ایمنی و امنیت می کند. می بینیم که در این زمینه ها RTOS چه می کند که ما نمی توانیم انجام دهیم؟ به عبارتی، به حدی دشوار می شود که ترجیح می دهیم یک شرکت بصورت حرفه ای این کار را انجام دهد (مثل آمازون که FreeRTOS را توسعه می دهد.) و نه خودمان. این موضوعات را با ذکر مثال در پروژه و شرایط آن می بینیم. این موارد شامل موارد زیر است:
• زمان بندی در RTOS ها: می بینیم که زمانبندی سیستم های بلادرنگ چطور به کمک ما می آید و دقیقا چه چیزی به ارمغان می آورد و مثال آن را می بینیم.
• مدیریت وقفه در RTOS ها: می بینیم که در کدنویسی بدون RTOS در چه جایی از مسیر اجرای برنامه به بن بست می خوریم و نیاز داریم که حتما RTOS این کار را انجام دهد و به حدی دشوار و پیچیده می شود که از عهده ما خارج است.
• مدیریت حافظه در RTOS ها: می بینیم که از یک طرف استاندارد ما را به استفاده از برخی ابزار منع می کند و برای رسیدن به خواسته خود درمورد مدیریت حافظه به نوعی ملزم به استفاده از RTOS می شویم.
• انواع سیستم های بلادرنگ، معروف ترین و دلیل معروفیت آنها را می شناسیم. تا به اینجا دیدیم که RTOS چیست؟ حال می بینیم که RTOS های مختلف و از جمله FreeRTOS چیست؟
• مقایسۀ FREERTOS و که دو OS در دو مقیاس مختلف (یکی چند مگ و دیگری چند گیگ!) هستند را بررسی می کنیم و این مقایسه یک دید بسیار خوب به ما می دهد. بنده (رضا اسدی) این دو . مزایا و معایب هریک را خواهیم دید که دید بسیار خوبی در انتخاب یک RTOS می دهد. به نوعی مهمترین وجه تمایز این فیلم آموزشی معرفی RTOS در یوبرد این قسمت است.
• در دنیای امبدد، OS بخشی از یک پلتفرم است. تا به اینجا با محدودۀ OS در دنیای میکروکنترلرها و امبددسیستم ها و کاربرد سیستم عامل در میکروکنترلرها و لزوم استفاده از آن آشنا شدیم. اینجا می توانیم درک کنیم که در دنیای امبدد بخشی از یک پلتفرم است. و در مورد این موضوع صحبت می کنیم.
• بررسی چند پلتفرم معروف دنیای امبدد را در این بخش خواهیم دید. خواهیم دید که خودروسازها پلتفرم خود را دارند و صنایع دیگر هم نیاز دارند که داشته باشند.
• بررسی پلتفرم نرم افزار، لزوم استفاده و ویژگی های آن را بطور مفصل بررسی خواهیم کرد.

مدیران بسیاری از شرکت ها با مفاهیم اصلی و لزوم استفاده از RTOS ها بطور عمیق آشنا نیستند. در صورتی که شما توسعه دهندۀ سیستم های مبتنی بر میکروکنترلرها و پردازنده ها در امبدد سیستم ها هستید، وظیفۀ شماست که این موضوع را در وهلۀ اول برای خودتان و در قدم بعد برای مدیران شرکت روشن کنید.

امروزه یکی از پارامترهایی که جایگاه یک نفر در دنیای کدنویسی میکروکنترلرها و امبدد سیستم ها را ارتقا می دهد، دانش عمیق نسبت به RTOS و توانایی بالا در پیاده سازی آن است. در این راستا یوبرد پس از تجربۀ کافی در استفاده از RTOS ها، مجموعه آموزش جامع سیستم عامل بلادرنگ RTOS را پایه گذاری کرده است. که این جلسه به عنوان فیلم آموزشی معرفی RTOS، جلسه اول آموزش های RTOS یوبرد است.

پیش نمایش جلسۀ 1 – مقایسۀ FreeRTOS با RTEMS