.net micro framework for toppers
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About .net micro framework for toppers by Kiyoshi Ogawa, original Idea from Atom Hidaka.
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- 1. MS .NET microFrameWorkと TOPPERS を利用した アーキテクト人材育成 名古屋市工業研究所 工学博士・技術士（情報工学） 小川清 .NETはMicrosoft社の商標、 TOPPERSはTOPPERSプロジェクトの登録商標です。 TOPPERS プロジェ クトマス コットと
- 2. 構成 序章 1章オープンソース 2章アーキテクト 3章TOPPERSアーキテクチャ 4章.NET micro framworkとの連携 まとめと今後の課題
- 3. 今朝の日経新聞１面 MJ2013ヒット商品番付 西前頭 式年遷宮 ◦ 20年ごと内宮・外宮を造替 1953年（昭和28年） 第59回内宮式年遷宮 Wikipedia「神宮式年遷宮」 技術にとっての式年遷宮 ?同じアーキテクチャを復元 ? 同じアーキテクトを復元
- 4. 序章 TOPPERSと.NET micro FW 自己紹介 今日の目標 TOPPERSプロジェクト 登場人物 背景 経緯
- 6. 関連活動 岐阜大学非常勤講師 SESSAME/MISRA-C研究会2012準備 会 情報処理推進機構 推進委員 情報処理学会情報規格調査会 SC7WG10,20,24委員 Proof Café / TAPL勉強会参加者
- 7. 今日の目標 オープンソースのアーキテクト像 TOPPERSの次の10年の道 .NET FrameWorkに学ぶ組込のアーキテ クチャを考える ◦ C#技術者に組込への道を .NET micro FrameWorkとTOPPERSを 連携する活動
- 8. TOPPERSプロジェクト Toyohashi OPen Platform for Embedded Real-time Systems, http://www.toppers.jp オープンソースソフトウェア ◦ 多くのCPUと数々のコンパイラで動作 ITRON仕様の技術開発成果を出発点 ◦ ISO OSEK/AUTOSAR仕様… ◦ コンポーネント、通信ミドルウェア、テス トスイート 教育コース、教材の開発、教育の場 2003年9月設立
- 9. TOPPERSアプリケーション開 発・アイデアコンテスト2013 アプリケーション開発部門 ◦ 銀賞：TOPPERS RealtimeSystem Sample（RSS） LPCXpresso GPS Clock 中村晋一郎 ◦ 銅賞：Toppers_JSPとScicos_labによる組込みメカ トロニクス制御シミュレーション塩出武 ◦ 銅賞：lwIPの移植 松浦光洋 活用アイデア部門 ◦ 銀賞：.NET micro FrameWorkfor TOPPERS株式会 社デバイスドライバーズ 日高亜友 ◦ 銅賞：uIPによる WEBサーバの開発 今西孝也（高 知県工業技術センター）
- 11. プログラミング言語経緯 電総研の研究生OBJシンタッ クスチェッカ作成 C言語教育 ◦ Cコンパイラ作成を題材 ◦ The C Puzzle Book() MISRA-Cの解説書作成, 1998年版、2004年 版日本規格協会から発行。2012年版検討中 ◦ C言語の部分集合はPascal, C#と同等？ Event-B, Uppaal, SPINのセミナ実施 Coqの勉強会Proof Café参加, TAPL勉強会参 加
- 12. MISRA-C 自動車向け静的解析可能 関数プログラミングに近い、副作用による値・制御の変更がな 異なるCPUでも同じ動作をする プログラム例をTOPPERS/jpsタスク／関数に記述。クロスコンパイルし、 対象ボードで実行、処理確認 ◦ 1998年初版,2004年第二版, 2012年第三版 ◦ Directori1.1:2012プログラムの出力が依存しているあらゆる 処理系定義の動作を文書化し，理解しなければならない。 ◦ 規則1.3:2004未定義又は重大な未規定の動作が発生してはな らない。 ◦ Directyory4.8:2004構造体または共用体へのポインタがコンパ イル単位内で逆参照していない場合，オブジェクトの実装を 隠蔽するとよい。
- 13. //misrac.h #ifndef MISRAC_H #define MISRAC_H // Dir.4.8 typedefstructOpaqueType * pOpaqueType; structOpaqueType { //Object implementation }; #endif Dir 4.8 //Dir.4.8.c #include "misrac.h” void f (void) { pOpaqueTypepObject; pObject * GetObject(); //Get a handle to an OpaqueType object UseObject { pObject); // Use it... }
- 14. TOPPERSプロジェクト参加経 緯 MINIXのPC-98への移植マニュアルの作成 斉藤直希が小さい電子機器に興味を持ち、共 通認識としてITRON系の知見を求めて当時豊 橋技科大学にいた高田広章さんを訪問 カーネルソース勉強会参加 ◦ SH3の初期化、コンパイラ理解等が副産物 宮城県から技術者が来ていることを紹介を受 け、（株）ヴィッツとともにオープンソース のTOPPERS/jspの展開参加 オープンソースのOSEK開発参加 機能安全対応車載プラット フォームプロジェクトに参加 TOPPERS/sspの開発
- 15. .NET microFrameWork経緯 CQ出版の付録基板に関本 健太郎さんが移植 した.NET micro FrameWorkをどう使うかの 演習付きセミナを2013年6月松浦光洋さんを 講師に名古屋市工業研究所で開催 SWESTで松浦光洋さんを講師に.NET micro FrameWorkのセミナ ETロボコンで太田さんと審査員席で歓談 OSC東京2013/fallで日高亜友さんと情報交換 ET2013 TOPPERSブースで関本健太郎さん と情報交換 来年、.NET FrameWorkと.NET micro Frmeworkについての演習付きセミナを企画中
- 16. 1章オープンソース オープンソースを利用した人材育成 オープンソースにおける人材育成の課題 オープンソースの協調：TOPPERS関連 .NETmicroFrameWorkfor TOPPERS
- 17. オープンソースを利用した人材育成 高度組込中核人材プロジェクト 名古屋市工業研究所実施事業 MISRA-C:1998, MISRA-C:2004, MISRA-C++ ◦ プログラム例をTOPPERS/jpsタスク に記述。クロスコンパイルし、対象 ボードで実行、処理確認 TOPPERSの会員企業に Automotive SPICE等で作業診断。 作業の改善および作業診断の改 善取組。
- 18. オープンソースにおける人材育 成の課題 Gccを仕事で使っていないと、クロス コンパイラのコンパイルができない 仕事で使っている環境で教育したい アナログ処理からデジタル処理まで綜 合的に教育したい アーキテクトをどう継承するか
- 19. オープンソースの協調 TOPPERS関連 邑中雅樹さんがTOPPERSなどを GCCでクロスコンパイル、リモー トデバッグできるクロス開発環境 Pizza Factory開発 mrubyとTOPPERS/TECS-WG(名古 屋）共同で会合、開発 TOPPERSプロジェクトOSC2012受 賞 TOPPERSアプリケーション開発ア イデアコンテストに日高亜友さ ん..NET micro FrameWorkfor TOPPERSが銀賞
- 21. 2章アーキテクト 建築におけるアーキテクチャ ソフトウェアアーキテクチャ マイクロソフト.NET FrameWork アプリケーションアーキテクチャガイ ド2.0
- 23. 建築におけるアーキテクチャ 共通部分 ◦ 雨風、日照を除ける。 ◦ 生活基盤：温度を保つ。水・ガス・電気・ 通信。 ◦ 火災、地震に強い 個別対応 ◦ 出入りのしやすさ、内外からの出入り禁 止：壁 ◦ 内部空間の大きさ：工場・倉庫、住宅・学 校
- 24. ソフトウェアアーキテクチャ 共通部分 ◦ ◦ ◦ ◦ 時間：処理時間、通信時間 空間：利用可能なメモリ、外部記憶 論理的正確性 再利用、変換可能性 個別 ◦ サーバ・ホスト、センサ、クライアント ◦ 書きやすさ、読みやすさ ◦ アナログ処理の模擬
- 25. マイクロソフト.NET FrameWork アプリケーションアーキテクチャガイド2.0 http://www.microsoft.com/jajp/dev/2010/solutions/architecture/defa ult.aspx ハードウェア、ソフトウェアの進化に 対応できる 機能要件と品質要件 再利用性と保守容易性 ◦ サービス指向 ◦ ユーザ経験の © MS .NETFW AAG
- 26. アーキテクトとして必要な事 どのような仮説を立てましたか。 明示的または黙示的な要件は何ですか。 主なリスクは何ですか。 リスクを軽減するために講じている対 策は何ですか。 © MS .NETFW AAG
- 27. アーキテクチャ設計が不十分だ と起こる事 動作が不安定 ◦ 処理時間のばらつき 運用環境での配置が困難 ◦ 資源不足 管理が困難 © MS .NETFW AAG
- 28. 二律背反 機能を追加すると、時間・空間を消費 する。 空間を節約するために時間を使う手法、 時間を節約するために空間を使う手法 がある。 ◦ 処理・データを切替えて読み込む ◦ 時間のかかる演算の結果を表で持つ
- 29. 第3章TOPPERSSのアーキテク チャ 統合仕様書 仮説、要件、リスク TOPPERSリスク軽減策 TECS（TOPPERS Embedded Component System）
- 32. TOPPERSリスク軽減策 種類 リスク軽減策 1.ASPカーネル 割り込み処理モデル対応 2.HRPカーネル メモリ保護機能の追加 オブジェクトアクセス保護機能の追加 ミューテックス機能の追加 オーバランハンドラ機能の追加 3.FMPカーネル 資源確保（マルチコア） 4.PARKカーネ ル サービス・システム(OS)状態・時間保護 5. SSPカーネル 複雑さ、空間小 6 ATK2カーネル 自動車用 7. TECS 静的 8. TTSP 試験 9. MISRA-C対応 空間
- 33. TOPPERSSアーキテクチャ TECS（TOPPERS Embedded Component System）仕様 静的生成と結合 ◦ 事前配置決定可能 初期化時間短縮 粒度の小さいコン ポーネント TECSジェネレータ mrubyon asp+tecs: mrubyVMをTECSコ ンポーネント化 TOPPERS/ASP+TE CS:ETロボコンプ ラットフォーム
- 34. 第４章.NET FrameWork/.NET microFrameWorkとの連携 連携の前提 .NET microFrameWorkにとって TOPPERSのよいとこ
- 35. .NET FrameWork/.NET microFrameWorkとの連携の前提 .NET FrameWorkでそだった技術者 に.NET microFrameWorkを利用してもら うのに必要なこと マイクロソフト.NET FrameWork アプリケーションアーキテクチャガイド 2.0のまとめ方でTOPPERSもまとめる .NET micro FrameWorkとTOPPERSの同 時構築
- 36. .NET microFrameWorkにとって TOPPERSのよいとこ 多くのCPUの移植があり、同等な初期 化を比較可（ASPの例) ◦ V850, H8, SH1/2A/3/4, ARM,Cortex-M3, RX, microBlaze,M16C/32C, M32R, Nios Cortex-M3はStartup.cはASP, SSPほぼ同一 いくつかのコンパイラに対応(ASPの例) ◦ GCC, HEW, NC30(8), RXC, Visual Studio.
- 38. オープンソースにおける人材育 成の課題 Gccを仕事で使っていないと、クロスコンパイラのコンパイ ルができない ◦ −＞Pizza Factoryを使う 仕事で使っている環境で教育したい ◦ −＞.NET micro FrameWorkはVisual Studioで動く アナログ処理からデジタル処理まで綜合的に教育したい ◦ −＞Toppers_JSPとScicos_labによる組込みメカトロニクス制御 シミュレーション（塩出武） アーキテクトをどう継承するか ◦ −＞TOPPERS Realtime System Sample（RSS） LPCXpresso GPS Clock（中村晋一郎） ◦ −＞lwIP(松浦光洋) ◦ −＞NET micro FrameWorkfor TOPPERS（日高亜友） ◦ −＞uIPによる WEBサーバの開発（今西孝也）
- 39. 今後の展望 オープンソース技術者技能を学び網を広げる ◦ ソフトウェアのアーキテクチャを考える ◦ アーキテクトを育てる上でのオープンソースの重 要性を確認 .NET micro FrameWorkとTOPPERSの連携で TOPPERSプロジェクトの次の10年によい影 響を与えたい ◦ TOPPERSのソースを参考に.NET micro FrameWorkの移植。 MISRA-Cの延長線上にC#のコーディング標 準への貢献、証明駆動、関数プログラミング を