ここまで来た開発言語 mruby・mruby/cの最新情報 “本当に使える”IoTプラットフォーム
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平成30年11月16日（金）にパシフィコ横浜で開催された「Embedded Technology 2018/組込み総合技術展」でのスペシャルセッションで九州工業大学の田中准教授が講演されたスライドです。 ET 2018 /組込み総合技術展 http://www.jasa.or.jp/expo/ タイトル ｢ここまで来た開発言語mruby・mruby/cの最新情報とそれが開く”本当に使える”IoTプラットフォーム～BLE5.0/LoRAWANブリッジ通信とmrubyを使った新IoTプラットフォームの研究開発のご紹介～｣ 講演者：九州工業大学 田中 和明 准教授
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ここまで来た開発言語 mruby・mruby/cの最新情報 “本当に使える”IoTプラットフォーム
- 2. 内容 • 自己紹介 • mruby • Senstick
- 3. 自己紹介 • 九州工業大学 情報工学部 田中 和明（たなか かずあき） • 教育研究 – プログラミング、データ構造とアルゴリズム – 組込みシステム（mruby、リアルタイムOS）、 デジタルサイネージ、三次元測量（土木） • Rubyコミュニティ活動 – RubyAssociation、軽量Rubyフォーラム、 Rubyビジネス推進協議会
- 4. 研究紹介 • 三次元測量 – 複数画像を使った測量・計測。 – 建築や土木測量に利用される、 新しい光学測量技術に関する研究。 中小企業庁： 新連携認定事業 画像から計測する 誤差 1%程度
- 5. 研究紹介 • ブロックチェーン技術の応用 ↓ • IoTのセンサデータに利用する – データの改ざん防止（検出） – データの保証
- 6. mruby
- 7. キーワード • Ruby – 国産のプログラム言語、ISO,JISで規格化 – 開発効率が高いことで知られる • 組込みシステム – 機械や装置内に組込まれるシステム – ソフト開発が難しい → 詳しく
- 8. 組込みシステム • 組込みシステム – 機械や装置内に組込まれるシステム – 例： 自動車，産業機器（ロボットなど） 家電製品，通信装置、ウェアラブル機器 • 開発に伴う困難 – 多くの制限がある （CPU・メモリ・時間・電力） – ハードとソフト両方の技術を使う
- 9. IPA SEC 組込みソフトウェア産業の動向把握等に関する調査（2017年） ソフト開発費 電子系 機械系 管理等
- 10. 組込みソフト開発 • 組込みシステム開発費 – 50%はソフトウェア – 機械系 → 電子系 のシフト • 組込みシステムを効率よく開発したい – ソフトウェアの開発コスト – 電子系の開発コスト 簡単に開発したい
- 11. なぜ従来のソフト開発が 困難なのか？ • 答え：開発範囲が広い ハードウェア アプリケーション プログラム （C言語による開発） ライブラリ この部分を開発する • ハードウェアごとに違うライブラリ • ハードウェアを意識した開発 （電気系と連携した開発） • 開発する部分が大きい • C言語による開発コスト
- 12. IoT • センサデバイスをネットワークに接続 – 機器の遠隔監視、遠隔制御 – センサデータの解析、AI – 大域的な最適化 – 新しいサービスの創出 • ソフトウェアが開発の中心になる
- 13. （荒っぽく言えば…） • 従来の組込みソフト開発の例 – ロボットのモーター制御を行う – マイクロ秒単位の制御が必要 – C言語による制御ロジックが必要 • IoT開発の例 – 各種センサを利用したサービス提供 – それほど高速な制御は必要ない – 柔軟な開発、迅速な開発、試行
- 14. IoT開発にRubyを • IoTアプリケーション開発を効率化したい • Rubyはプログラムを開発しやすい • RubyでIoTアプリケーション開発 • mruby
- 15. mruby/cを使った開発 • 実際に開発する範囲は少ない ハードウェア アプリケーション プログラム mruby VM ハードウェアの抽象化 クラスライブラリ ファームウェア → マイコンチップ内に 書き込み済み 開発する部分
- 16. mrubyの開発 • 2010年度～2012年度 – 経済産業省 地域イノベーション創出研究開発事業でmrubyを開 発（ネットワーク応用通信研究所、福岡CSK、九州工業大学） • 2015年度～ – 島根県 しまねソフト研究開発センターとの共同研究で mruby/c を開発 • 2016年度 – NEDO 次世代スマートデバイス開発プロジェクトでmruby用 IDEを開発（九州工業大学、SCSK九州、有明高専） • 2017年度～2018年度 – 経済産業省 戦略的基盤技術高度化支援事業（サポイン事業）で mrubyを使った省電力無線モジュールを開発（Braveridge、九 州工業大学、SCSK九州、ILC）
- 17. Some applications of mruby Network router Web server module EV3 robot GUI libraries Games
- 18. mruby, mruby/c • mruby – Rubyのほぼすべての機能をサポート – 多くのライブラリ（gem） – 実行性能が高い – OSありを想定する • mruby/c – 最小の機能のみサポート – mrubyとバイトコードは互換 – 少ないメモリで動作する – OS無しを想定する
- 20. mruby/c • 小型・省電力デバイス向けの mruby – 小型： ワンチップ – 省電力： 電力管理機能を持つ 研究室で扱っている 一番小さいマイコン リファレンス マイコン Cypress PSoC5LP ARM Cortex M3 RAM 64KB, ROM 256KB
- 21. しかも、簡単に開発できる • 専用の開発環境＋専用ファームウェア n = 0 while true do output (n%4), 0 n = n + 1 output (n%4), 1 delay 200 end プログラムを作成する ↓ ＋２０秒で実行開始
- 22. DEMO • Output GPIO出力 • sleep_ms ディレイ n = 0 while true output n, 0 n = n + 1 n = 0 if n >= 3 output n, 1 sleep_ms 1000 end
- 23. IoTプラットフォーム
- 25. 普及面での課題 • 通信 – 電源が確保できない環境では、長距離通信（3G やLTE通信）は使用できない。 • コスト – 端末のコストが大きいため、大量のセンサを導入 できない。 • ソフトウェア – ソフトウェアのプログラム容量が大きく、消費電 流が大きい。 – ソフトウェアが複雑になり、開発が難しい。
- 26. 具体例（１） • 3G/4Gモジュールを使った通信 3G/4G インターネット 通信モジュール センサ 長距離 ～十数km 通信コスト大 4,000～ / 年 電池動作は困難 コスト大 30,000～
- 28. LoRa • 通信規格 – LoRa：物理層 – LoRaWAN：データリンク層 • LPWA（Low Power, Wide Area）の一種 • 他の規格がある – Wi-SUN – SIGFOX – NB-IoT、など
- 30. ブリッジ中継器・端末
- 31. 中継器と端末の開発 • センサデータの取得 • データ処理（トリガーによる処理） • データ送信 • すべてを開発するのは相当なコスト
- 32. LoRa-BLE ブリッジモジュール Nordic社 nRF52832/nRF52840 ＋ Semtech社 SX1272IMLTRT ここにmruby
- 33. IoTプラットフォーム • mrubyに対応した通信モジュール – mrubyファームウェア – Bluetooth 5 • アプリケーションの自動生成 – 中継器と端末のアプリケーション開発 – 必要な項目を選択するだけで mrubyプログラムが自動生成される
- 35. 情報 • SenStick • mruby/c Release 1.2 • mruby/cの情報 http://www.s-itoc.jp/ https://github.com/mrubyc/mrubyc http://senstick.com/
- 36. ご清聴ありがとうございました