FreeRTOS con ESP32

Clase 15 de 30 • Curso de IoT: Programación de Microcontroladores ESP32

Andrés González

student•

En C y C++, los archivos con extensión .h son utilizados para definir interfaces, como declaraciones de funciones y estructuras, mientras que los archivos .c contienen la implementación de esas funciones. Usar archivos .h permite una mejor organización del código, y facilita la inclusión de la misma interfaz en múltiples archivos fuente sin duplicar el código. Esto también ayuda en la separación de la lógica de implementación y la definición de la API, promoviendo la reutilización del código.

Andrés González

student•

No estaría mal el curso de FreeRTOS

Gabriel Obregón

student•

Implementación de FreeRTOS en ESP32 con ESP-IDF

1️⃣ Introducción

Ahora que conoces los conceptos fundamentales de un sistema operativo y FreeRTOS (un sistema operativo en tiempo real), aprenderemos a implementarlo usando ESP-IDF en el ESP32.

Nos enfocaremos en: ✅ Crear tareas o procesos que se ejecuten en paralelo. ✅ Asignar tareas a un núcleo específico del ESP32.

2️⃣ Creación del Proyecto en ESP-IDF

Para comenzar, debemos crear un nuevo proyecto en ESP-IDF.

Pasos para crear el proyecto:

1️⃣ Abrir la terminal y ejecutar:

idf.py create-project rtos

Esto creará el proyecto en la ruta:

c:\users\diana\documents\work\platzi\cursos\latest\esp32\rtos

2️⃣ Moverse al directorio del proyecto:

cd .\rtos\

3️⃣ Abrir el proyecto en Visual Studio Code:

code .

4️⃣ Realizar la primera compilación:

idf.py build

3️⃣ Configuración del Código en FreeRTOS

Una vez creado el proyecto, podemos comenzar a escribir código en rtos.c.

Librerías necesarias:

Para trabajar con FreeRTOS en ESP-IDF, importamos:

#include <stdio.h>

#include "freertos/FreeRTOS.h"

#include "freertos/task.h"

📌 Importante: 🔹 stdio.h → Para printf(). 🔹 freertos/FreeRTOS.h → Funciones y estructuras principales de FreeRTOS. 🔹 freertos/task.h → Gestión de tareas en FreeRTOS.

4️⃣ Creando una Tarea con FreeRTOS

Estructura de una tarea en FreeRTOS

Para crear una tarea, necesitamos definir una función que se ejecutará en un bucle infinito.

📌 Código de la tarea:

void task1(void *args) {

while(1) {

printf("Task 1\n");

}

🔹 void *args permite recibir parámetros, aunque en este caso no se usan. 🔹 while(1) mantiene la tarea en ejecución continua.

Creación de la tarea con xTaskCreate()

Para ejecutar la tarea en FreeRTOS, usamos:

TaskHandle_t taskHandle1 = NULL;

void app_main(void) {

xTaskCreate(task1, "task1", 4096, NULL, 10, &taskHandle1);

}

📌 Parámetros de xTaskCreate()

Parámetro

Descripción

task1

Nombre de la función de la tarea

"task1"

Nombre en texto plano

4096

Memoria reservada

NULL

No pasamos argumentos

Prioridad de la tarea

&taskHandle1

Referencia para gestionar la tarea

5️⃣ Compilación y Ejecución del Programa

Compilar el código:

idf.py build

Subir el código al ESP32:

idf.py -p COM3 flash

Monitorear la ejecución:

idf.py -p COM3 monitor

📌 Problema detectado: El mensaje Task 1 se imprime sin saltos de línea, dificultando la lectura.

✅ Solución: Modificamos printf() agregando un \n:

printf("Task 1\n");

Recompilamos y volvemos a subir el código:

idf.py build

idf.py -p COM3 flash

idf.py -p COM3 monitor

6️⃣ Problema: La tarea se queda colgada

Después de un tiempo, aparecen warnings en la terminal. Esto sucede porque FreeRTOS detecta que la tarea no se detiene y consume todo el tiempo del procesador.

🚨 ¿Qué hace FreeRTOS en este caso? 🔹 Reinicia automáticamente el sistema para evitar bloqueos.

7️⃣ Solución: Controlando la tarea con un contador

En lugar de ejecutar la tarea indefinidamente, podemos limitar su ejecución usando un contador.

📌 Código actualizado:

void task1(void *args) {

int count = 0;

while (1) {

count++;

printf("Task 1 count: %d\n", count);

if (count > 5) {

vTaskDelete(NULL);

}

🔹 Se crea una variable count que inicia en 0. 🔹 Cada iteración del while(1), el contador aumenta. 🔹 Si count supera 5, la tarea se elimina con vTaskDelete(NULL).

✅ Resultado esperado: La tarea se ejecuta seis veces y luego se detiene.

8️⃣ Comprobando los cambios en la terminal

Ahora recompilamos y flasheamos el programa:

idf.py build

idf.py -p COM3 flash

idf.py -p COM3 monitor

📌 Resultado en la terminal: 🔹 La tarea Task 1 se ejecuta 6 veces. 🔹 No hay warnings ni reinicios inesperados. 🔹 El sistema operativo sigue funcionando correctamente.

Julian Francisco Pinchao Ortiz

student•

Comandos para el IDF Monitor

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-guides/tools/idf-monitor.html

Julian Francisco Pinchao Ortiz

student•

Comando para la el IDF Monitor

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-guides/tools/idf-monitor.html

Julio Cardenas

student•

Agregue un vTaskDelay de 500 milisegundos

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "time.h"

TaskHandle_t taskHandle_1;
const TickType_t taskDelay = 500 / portTICK_PERIOD_MS;
time_t elapsed_time;
int counter = 0;

void task_1(void *args)
{
    while (true)
    {
        time(&elapsed_time);
        printf("Task 1 counter: %d seconds: %lld\n", counter, elapsed_time);
        counter++;
        vTaskDelay(taskDelay);

        if (counter > 50)
        {
            printf("Finalizando la tarea");
            vTaskDelete(taskHandle_1);
        }

    }
}

void app_main(void)
{
    xTaskCreate(
        task_1,         //Nombre de la funcion que implementa la tarea
        "Tarea_1",      //Nombre descriptivo de la tarea con fines de debugging
        4096,           //El tamaño del task stack en bytes
        NULL,           //pointer a un parametro cuando la tarea esta siendo creada
        10,             //Prioridad de la tarea un numero
        &taskHandle_1   //apuntador para referenciar la tarea. 
    );
}

Carlos Andres Betancourt Perez

student•

Les comparto mi código con algunos cambios usando la librería esp_log.h para imprimir los mensajes en diferentes colores:

//importamos las librerias necesarias
#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_log.h"

//declaramos las variables globales
static const char* TAG = "ESP32";
TaskHandle_t task1_handle;

void task1(void* args) {
   int count = 0;

   while (true) {
      count++;
      if (count > 5) {
         ESP_LOGE(TAG, "task1 deleted!");
         vTaskDelete(NULL);
      }
      ESP_LOGW(TAG, "task1 executed %u times", count);
      vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
   }
}
//-------------------------------------------

void app_main(void) {
   xTaskCreate(task1, "task1", 2048, NULL, 5, &task1_handle);
}

```//importamos las librerias necesarias#include \<stdio.h>#include "freertos/FreeRTOS.h"#include "freertos/task.h"#include "esp\_log.h"
//declaramos las variables globalesstatic const char\* TAG = "ESP32";*TaskHandle\_t* task1\_handle;
void task1(void\* *args*) {   int count = 0;
   while (true) {      count++;      if (count > 5) {         ESP\_LOGE(TAG, "task1 deleted!");         vTaskDelete(NULL);      }      ESP\_LOGW(TAG, "task1 executed %u times", count);      vTaskDelay(pdMS\_TO\_TICKS(500));   }}//-------------------------------------------
void app\_main(void) {   xTaskCreate(task1, "task1", 2048, NULL, 5, \&task1\_handle);}

Carlos Andres Betancourt Perez

student•

para saber cuales son los parámetros de freeRTOS como por ejemplo la máxima longitud en el nombre de una tarea, la frecuencia de los ticks, el mínimo stack de memoria y demás, pueden dar ctrl+click izquierdo sobre la librería de freeRTOS y luego buscar la linea 65 donde se incluye el archivo freeRTOSConfig.h que es indispensable para cualquier proyecto con freeRTOS.

finalmente dan nuevamente ctrl + click izquierdo para que vs code los lleve a ese archivo de configuración. también les recomiendo ampliamente leer la documentación oficial de freeRTOS para tener mas claro los conceptos de este kernel

https://www.freertos.org/a00110.html

Carlos Andres Betancourt Perez

student•

personalmente me gusta usar mas la extensión de vs code que la instalación directa, asi evito usar la consola de comandos.

algo a tener en cuenta, la ruta donde se aloja el proyecto no debe tener espacio en los nombres ni caracteres especiales, sino la compilación fallara

Edwin Giovanni Callado Armenta

student•

Hola, tengo este problema al compilar. C:/Espressif/frameworks/esp-idf-v4.4.5-2/rtos/main/rtos.c:24:16: note: each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in ninja: build stopped: subcommand failed. ninja failed with exit code 1

Diana Martinez

student•

No te está encontrando la librería, necesitas verificar que tu instalación es correcta, y revisar que para la versión que instalaste, es así como se usa.

Mario Ruben Hernandez Carmona

student•

Les comparto mi código, hice una modificación para que se ejecute la tarea solo durante un minuto

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

TaskHandle_t taskHandle1 = NULL;

void task1(void *args) {
    int count = 0;
    time_t start, current;
    double elapsed ;    // Tiempo transcurrido en segundos
    int duration = 60;  // Duración total de la tarea en segundos

    // Obtiene el tiempo de inicio
    time(&start);
    while(1) {
        time(&current);

        // Calcula el tiempo transcurrido
        elapsed = difftime(current, start);

        count++;
        if (elapsed >= duration) {
            printf("End task1... bye\n");
            vTaskDelete(NULL);
        }

        // Muestra el tiempo restante cada 10 segundos
        if ((int)elapsed % 10 == 0) {
            printf("Tiempo restante: %d segundos\n", duration - (int)elapsed);
            printf("Ejecuciones: %d veces\n", count);
        }
    }
}

void app_main(void)
{
    xTaskCreate(task1, "Task1", 4096, NULL, 10,  &taskHandle1);
}

Joaquín Alejandro Domínguez Lozano

student•

Tengo la v5.0.2 del ESP IDF y cuándo escribía idf.py build mostraba que tenía un error en el archivo CMakeLists.txt. Esto era porque escribía el comando dentro de la carpeta main, Procuren ejectutar sus comandos de compilación dentro de la carpeta del proyecto ya que ambas carpetas tienen archivos de configuración CMake, uno para el proyecto y otro para el código.

Marcela Dueñas

student•

Dos tips utiles por si a alguien le hacen falta:

Guardar el archivo en vcode cada vez que hacemos cambios o antes de compilar.
Para salir del modo monitor presionar ctrl +]

Mario Ruben Hernandez Carmona

student•

En cuanto al punto 2 (Para salir del modo monitor presionar ctrl +]), les comento que yo tenia mi teclado configurado en español, por lo que la combinación de teclas no funcionaba, debí cambiar la configuración a ingles para que funcionara, espero les sea de utilidad el tip.

Julio Cardenas

student•

control +] Me evitaste muchas desconexiones!!! gracias

Jesús Ramon

student•

Este código en lenguaje C utiliza las librerías FreeRTOS para crear una tarea llamada "task1" que se ejecutará en un microcontrolador o microprocesador que tenga soporte para FreeRTOS.

La función "task1" es una tarea que incrementa una variable "count" en cada iteración de un bucle while infinito, e imprime el valor de esa variable en la consola utilizando la función "printf" de la librería estándar de C. Después, verifica si la variable "count" ha superado un valor de 5 y en ese caso, elimina la tarea actual utilizando la función "vTaskDelete".

La función "app_main" es la función principal del programa y es donde se crea la tarea "task1" utilizando la función "xTaskCreate". Esta función toma como argumentos el nombre de la tarea, el tamaño de la pila de la tarea (en este caso 4096 bytes), el argumento que se pasará a la tarea (en este caso NULL), la prioridad de la tarea (en este caso 10), y un puntero a una variable "TaskHandle_t" que se utilizará para hacer referencia a la tarea creada.

En resumen, este código crea una tarea "task1" que se ejecutará indefinidamente, incrementando una variable "count" y mostrando su valor en la consola hasta que esa variable supera un valor de 5. La tarea se elimina en ese momento y el programa termina.

Edward John Rodriguez Soto

student•

Excelente respuesta de ChatGPT : )

José Alberto Raygada Agüero

student•

La otra opción para terminar el modo "monitor" es la combinaciòn ctrl + t + x

Harrison Malagon

student•

Comarto mi codigo:

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

TaskHandle_t taskHandle1 = NULL;

void task1(void *args) {
    int count = 0;
    while(1){
        count++;
        printf("Task 1, count %d \n", count);
        if (count > 5){
            vTaskDelete(NULL);
        }
    }
}

void app_main(void)
{
    xTaskCreate(task1, "Task1", 4096, NULL, 10,  &taskHandle1);

}