FreeRTOS入門
STM32で学ぶタスク・キュー・
セマフォの基本と実装

MyProject/
├── Core/
│   ├── Src/
│   │   ├── main.c             // main()、各タスク関数の定義
│   │   ├── freertos.c         // FreeRTOS初期化、defaultTask
│   │   └── stm32xxxx_it.c     // 割り込みハンドラ（SysTick等）
│   └── Inc/
│       └── FreeRTOSConfig.h   // FreeRTOSの全設定
└── Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/
    └── Source/                // FreeRTOSカーネルソース

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART2_UART_Init();

    /* FreeRTOSの初期化 */
    osKernelInitialize();

    /* タスク作成（CubeMXで定義したものが自動生成される） */
    MX_FREERTOS_Init();

    /* スケジューラ起動（ここで戻ってこない） */
    osKernelStart();

    while (1) { }  // ここには到達しない
}

/* タスク関数の定義 */
void LedBlinkTask(void *argument)
{
    for (;;) {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
        osDelay(500);  // 500ms 待機（この間 Blocked 状態でCPUを解放）
    }
}

/* タスク属性 */
const osThreadAttr_t led_task_attr = {
    .name       = "LedBlink",
    .stack_size = 256 * 4,           // 1KB（CMSIS-OS v2 はバイト単位）
    .priority   = osPriorityNormal,  // 優先度
};

/* タスク作成（main()やMX_FREERTOS_Init() 内で実行） */
osThreadId_t ledTaskHandle = osThreadNew(LedBlinkTask, NULL, &led_task_attr);

/* タスクの削除（自己削除も可能） */
osThreadTerminate(ledTaskHandle);

/* 一時停止 / 再開 */
osThreadSuspend(ledTaskHandle);
osThreadResume(ledTaskHandle);

/* 待機（自タスクをBlockedに） */
osDelay(1000);                       // 1000ms 待機
osDelayUntil(osKernelGetTickCount() + 100);  // 周期実行（時間ドリフトなし）

/* キュー：センサー値（float型）を最大10個まで保持 */
osMessageQueueId_t sensorQueueHandle;

const osMessageQueueAttr_t sensor_queue_attr = {
    .name = "SensorQueue"
};

void MX_FREERTOS_Init(void)
{
    sensorQueueHandle = osMessageQueueNew(
        10,                  // キューサイズ（最大10要素）
        sizeof(float),       // 1要素のサイズ
        &sensor_queue_attr
    );
}

void SensorTask(void *argument)
{
    float temperature;
    for (;;) {
        /* I2Cセンサーから温度を読み込み */
        temperature = read_temperature_i2c();

        /* キューに送信（キュー満杯なら最大100msまで待機） */
        osMessageQueuePut(sensorQueueHandle, &temperature, 0, 100);

        osDelay(100);  // 100ms周期
    }
}

void LoggerTask(void *argument)
{
    float received_value;
    char tx_buf[64];
    for (;;) {
        /* キューから受信（データが来るまで永久待機） */
        if (osMessageQueueGet(sensorQueueHandle, &received_value, NULL, osWaitForever) == osOK) {
            snprintf(tx_buf, sizeof(tx_buf), "Temp: %.2f C\r\n", received_value);
            HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)tx_buf, strlen(tx_buf), 100);
        }
    }
}

osMutexId_t uartMutexHandle;

void MX_FREERTOS_Init(void)
{
    const osMutexAttr_t mutex_attr = { .name = "UartMutex" };
    uartMutexHandle = osMutexNew(&mutex_attr);
}

/* タスクA: ログ出力 */
void LogTask(void *argument)
{
    char buf[64];
    for (;;) {
        osMutexAcquire(uartMutexHandle, osWaitForever);  // 取得
        snprintf(buf, sizeof(buf), "[LOG] tick=%lu\r\n", osKernelGetTickCount());
        HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)buf, strlen(buf), 100);
        osMutexRelease(uartMutexHandle);                 // 解放
        osDelay(500);
    }
}

/* タスクB: エラー出力 */
void ErrorTask(void *argument)
{
    for (;;) {
        if (error_occurred) {
            osMutexAcquire(uartMutexHandle, osWaitForever);
            HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)"[ERR] FAULT\r\n", 13, 100);
            osMutexRelease(uartMutexHandle);
            error_occurred = 0;
        }
        osDelay(100);
    }
}

osSemaphoreId_t uartRxSemHandle;

void MX_FREERTOS_Init(void)
{
    uartRxSemHandle = osSemaphoreNew(1, 0, NULL);  // 最大1、初期0
}

/* UART受信タスク：セマフォが解放されるまで待つ */
void UartRxTask(void *argument)
{
    uint8_t rx_byte;
    HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_byte, 1);  // 1バイト受信割り込み開始

    for (;;) {
        if (osSemaphoreAcquire(uartRxSemHandle, osWaitForever) == osOK) {
            /* 受信処理 */
            process_uart_byte(rx_byte);
            HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_byte, 1);  // 次の受信
        }
    }
}

/* 受信完了割り込み（ISR） */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART2) {
        osSemaphoreRelease(uartRxSemHandle);  // タスクを起こす
    }
}

/* CMSIS-OS v2（osXxx）はISR/タスクの両方から呼べる
   ただし osWaitForever などのブロッキングはISRから使ってはいけない */

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if (GPIO_Pin == BUTTON_Pin) {
        /* タイムアウト 0 を指定 = ブロックしない */
        osSemaphoreRelease(buttonSemHandle);

        /* キュー送信もタイムアウト 0 で使う */
        uint32_t event = EVENT_BUTTON_PRESSED;
        osMessageQueuePut(eventQueueHandle, &event, 0, 0);
    }
}

/* FreeRTOSConfig.h */
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY  5  // この値以上の優先度で FromISR API が使える
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY      15

/* CubeMXで割り込みを設定するときの NVIC Priority Group は 4 ビット プリエンプション に設定すること */