แล็บ: เฟิร์มแวร์หลาย task ด้วย FreeRTOS

หลักสูตร

TESA Firmware SDK สำหรับ Edge AI · การเขียนเฟิร์มแวร์แบบ RTOS

ระดับ

L3 ทำได้เอง

เวลาโดยประมาณ

210 นาที (แล็บ 210)

อุปกรณ์

Dev Kit · Eva Kit

ทักษะที่ฝึก

• FreeRTOS ถึง L2
• พื้นฐาน RTOS ถึง L2

ทักษะที่ประเมิน

• FreeRTOS ที่ L2 · หลักฐาน

ควรเรียนก่อน

• เฟิร์มแวร์หลาย task ด้วย FreeRTOS

สถานะ

ทดลองใช้ (alpha)

• เปิดสไลด์
• ไฟล์ของบทเรียนบน GitHub

Course 1 · Module 4
Type: Hands-on lab (create tasks, then add queue / mutex)
Suggested time: 2.5–3.5 hours

Read first: Lesson · Cheatsheet · ← Table of Contents · ← M03 · M05 →

หมายเหตุ: snippet ในแล็บนี้ใช้ API ของเฟิร์มแวร์ TESAIoT Bitstream ซึ่งยังไม่เปิดซอร์ส ดูรายละเอียดและตัวอย่างเทียบใน SDK สาธารณะได้ที่หมายเหตุต้นบทเรียน เฟิร์มแวร์หลาย task ด้วย FreeRTOS

Useful references during the lab

เอกสาร	ใช้เมื่อ
Lesson snippets	xTaskCreate, queue, mutex, event group
M03 Driver APIs	LED / button / UART / I²C
TESAIoT Developer Hub	ตัวอย่าง System / Real-Time
FreeRTOS xTaskCreate	ตรวจพารามิเตอร์

---

Lab Goals

เมื่อทำครบ คุณจะ:

• สร้างอย่างน้อย สอง task ที่รันคาบต่างกัน
• ใช้ vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(...)) แทน busy-wait
• ส่งเหตุการณ์ผ่าน queue อย่างน้อยหนึ่งเส้นทาง
• ใช้ mutex (หรือ cm55_i2c_manager_i2c_lock) เมื่อแชร์ทรัพยากร
• (แนะนำ) ใช้ event group หรือ binary semaphore เป็นธงพร้อม

---

Prerequisites

• ผ่าน Lab M03 (GPIO + UART อย่างน้อย)
• โปรเจกต์ตัวอย่างที่เรียก cm55_initialize / cm55_start_scheduler ได้
• รู้จุดที่โปรเจกต์อนุญาตให้ xTaskCreate (หลัง init / ใน callback)

อย่าเรียก vTaskStartScheduler() ซ้ำเองถ้าโปรเจกต์ใช้ cm55_start_scheduler() แล้ว

---

Lab A — Two blink rates (required)

1. สร้าง task LAB_BLINK_SLOW กระพริบ LED ด้วยคาบ 500 ms
2. สร้าง task LAB_BLINK_FAST กระพริบ LED อีกดวง (หรือสลับสี) ด้วยคาบ 200 ms
3. ใช้ priority คนละค่าเล็กน้อย (เช่น idle+1 และ idle+2) แล้วสังเกตพฤติกรรม

led_controller_toggle(LED_RED);
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));

Pass when: เห็นสองจังหวะบนบอร์ดโดยไม่ใช้ while busy-delay ยาวใน task เดียว

---

Lab B — Button → Queue → UART task (required)

1. สร้างคิวข้อความสั้น ๆ (xQueueCreate)
2. สร้าง task ดึงคิวแล้ว printf / LOG_INFO
3. ใน cm55_button_on_pressed (หรือจุด event ปุ่ม) ให้ xQueueSend ข้อความ เช่น btn\r\n

Pass when: กดปุ่มแล้วเห็นข้อความบน serial โดย task กระพริบจาก Lab A ยังทำงานต่อ

---

Lab C — Shared resource lock (required)

เลือกอย่างน้อยหนึ่งข้อ:

C1 Mutex ของคุณเอง

• สร้าง xSemaphoreCreateMutex
• task สองตัวแชร์การพิมพ์หรือแชร์ตัวแปรสถานะภายใต้ Take/Give

C2 I²C lock ของ SDK

• อ่านเซ็นเซอร์ใน task หนึ่ง
• ห่อด้วย cm55_i2c_manager_i2c_lock / unlock (หรือ API ล็อกที่โปรเจกต์ของคุณมี)

Pass when: อธิบายได้ว่าทำไมต้องล็อก และสาธิตว่าไม่มีการแย่งบัสแบบสุ่มพัง

---

Lab D — Ready flag (recommended)

1. สร้าง xEventGroupCreate
2. task setup ตั้งบิต “READY” หลัง init เสร็จ
3. task อื่น xEventGroupWaitBits ก่อนเริ่มงาน

หรือใช้ binary semaphore เป็นสัญญาณ “พร้อมแล้ว” ก็ได้

Pass when: task ผู้รอไม่เริ่มงานก่อนสัญญาณพร้อม

---

Lab E — Timing notes (short write-up)

ตอบสั้น ๆ (5–8 บรรทัด):

1. ถ้าเอา printf ใส่ ISR จะเสี่ยงอะไร
2. ถ้า priority ของ task หนักสูงสุดตลอดเวลา ระบบจะเป็นอย่างไร
3. depth × sizeof(item) ของคิวกระทบ RAM อย่างไร

---

Troubleshooting

อาการ	แนวทาง
xTaskCreate คืนไม่ใช่ pdPASS	heap หมด · stack ใหญ่เกิน · เรียกก่อนระบบพร้อม
Task ไม่รัน	ยังไม่ cm55_start_scheduler · priority/ชื่อชน · ลูป task จบแล้วไม่ได้สร้างใหม่
HardFault เมื่อกดปุ่ม	มี blocking API ใน ISR · ตรวจ FromISR
UART ปนกัน / ค้าง	ขาด mutex / recursive lock รอบ printf
I²C NACK สุ่ม	ขาด bus lock เมื่อมีหลาย task

---

Submit checklist

• Lab A ผ่าน
• Lab B ผ่าน
• Lab C ผ่าน
• (แนะนำ) Lab D
• Lab E ตอบครบ
• กรอกตาราง API ใน rtos-patterns.md

Lesson · Cheatsheet · Table of Contents · M05 →

อ้างอิงบทเรียนนี้

ถ้านำบทเรียนนี้ไปสอน ทำสไลด์ หรือทำเอกสารต่อ ให้อ้างอิงด้วยข้อความนี้ ถ้าดัดแปลงเนื้อหา ให้เติม (ดัดแปลง)ต่อท้ายชื่อบทเรียน

"แล็บ: เฟิร์มแวร์หลาย task ด้วย FreeRTOS" จาก TESA Open Knowledge โดยสมาคมสมองกลฝังตัวไทย (Thai Embedded Systems Association: TESA) https://github.com/tesaiot/tesa-qualification-program สัญญาอนุญาต CC BY-NC 4.0

ข้อความอ้างอิงภาษาอังกฤษ: "Lab: Multi-Task Firmware with FreeRTOS" from TESA Open Knowledge by the Thai Embedded Systems Association (TESA), https://github.com/tesaiot/tesa-qualification-program, licensed under CC BY-NC 4.0

ลิงก์บทเรียน: https://tesaiot.github.io/tesa-qualification-program/courses/firmware-sdk-edge-ai/m04-rtos/l02-lab/

บทเรียนนี้ดัดแปลงจากต้นฉบับด้านล่าง เมื่ออ้างอิงให้คงเครดิตต้นฉบับไว้ด้วย
https://github.com/drsanti/TESAIoT-Courses/blob/287c21814ba8c75f693136616dcd270349a15966/C1/M04/lab.md · Original content by Asst. Prof. Dr. Santi Nuratch (ผศ.ดร.สันติ นุราช), KMUTT. Course 1 (C1/) of drsanti/TESAIoT-Courses. TESA funded the work and holds the rights; published here under CC BY-NC 4.0. The upstream repository carries no licence file. Text kept faithful; structure, front matter, quizzes and notes added by TESA Open Knowledge.

วิธีอ้างอิง TESA ฉบับเต็ม