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オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya
2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 1
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日高亜友
- 簡単に使える Microsoft の小型組み込みOS -
@AtomuHidaka
オープンソースになったマイコン開発環境
.NET Micro Frameworkの紹介。
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2013/6/22 2
セッション内容
 はじめに
 基本事項
 新プラットフォームへの移植
 アプリケーション開発
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はじめに:参考情報
 インターフェース誌 2009年12月号 特集
●第4章 .NET Micro Frameworkによるネットワーク端末の製作
 インターフェース誌 2011年3月号
○特集 組み込みで使うVisual C#と.NET Micro Framework
 インターフェース誌 2011年4月号
●技術解説 Linux上への.NET Micro Framework移植の勘所(前編)
技術解説 SH-2Aマイコン基板に.NET Micro Frameworkを移植する
 インターフェース誌 2011年6月号
●技術解説 Linux上への.NET Micro Framework移植の勘所(後編)
 インターフェース誌 2011年11月号
技術解説 SH-2A向けネットワーク対応.NET Micro Frameworkの活用
 インターフェース誌 2012年8月号
○特集 定番Visual StudioとC#でマイコン開発にトライ!
 インターフェース誌 2012年9月号
技術解説 定番Visual Studioで RX マイコン開発
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.NET Micro Framework とは?
 M$ 研究所 開発の組み込みOS
 Visual C# / Visual Basicで開発した IL
.NET アセンブリ を中間コードインタプリタで実行
 豊富なドライバとライブラリを標準装備
 オープンソース・ライセンスで公開(Apache V2)
 20種以上のプラットフォームに移植されて動作
 .NET Micro Framework (NETMF) 移植済みSOC
 業務アプリケーション・システム応用事例
 アプリケーション開発が”超”簡単な組み込みOS
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セッション内容
 はじめに
 基本事項
 新プラットフォームへの移植
 アプリケーション開発
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バンザイ .NET Micro Framework の歴史
 2001年 V 1.0
SPOT Watch / MSN Direct Service
(Microsoft リサーチ)
 2006年 V2.0
Windows SideShow Device
 2008 年 V3.0 , 3.5 for Network
 2010年 V4.0 for Open Source
 2010年 V4.1 for Big Endian / lwIP
 2011年 V4.2 for Visual Basic
 2012年 V4.3 for Visual Studio 2012
2013/6/22 6ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
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2013/6/22 7
私とNETMFのかかわり
 2008年にソースコード (V3.5) 購入&評価
 2009年以降、毎年関連記事執筆
 NETMF関連
 2010年より搭載ボードの輸入を開始
 NETMF 関連受託開発
 ボード開発、移植作業、アプリケーション開発
 各種普及活動
 イベント、セミナー、勉強会、雑誌記事等
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2013/6/22 8
NETMFの本質
 本来は、Windows CE 未満のプラットフォーム用
組込みシステム向け製品となるはずだった OS
 移植キット販売
 ライセンス体系
 製品品質
 2010年にオープンソース化された
 競合OSの台頭
⇒ 製品相当の機能・性能・品質 を無料で公開
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バンザイ アーキテクチャ
 全体構成
2 種類の実装方法
- Native Platform
- “OS on OS” solution
2013/6/22 9ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
アプリケーション開発
ライブラリ開発
プラットフォーム移植
CLR: Common Language Runtime
HAL: Hardware Abstraction Layer
PAL: Platform Abstraction Layer
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バンザイ OSとしての提供機能
 IL(.NETのアセンブリ)の実行環境 = TinyCLR
 タイマ, 割り込みハンドラ, マルチスレッド,
スケジューラ
 ブートローダ, 各種デバイスドライバ, リソースマネージャ
 組み込み環境対応
 MMU 不要
 最小 64KB RAM / 256KB ROM (特別な環境)
 標準サポート ARM7/9/Cortex-M3, Blackfin, SH-2/2A
 サポート機能
 ブートローダ, アプリケーションローダ, デバッガIF
2013/6/22 10ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
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バンザイ 移植方法の選択
 Native実装
 TinyCLR直接実装 VS. TinyBooter実装
 TinyCLR / TinyBooter のメンテナンス手順が必須
 他のブートローダ利用
 U-Boot, T-Monitor (T-Engine)等
 Network ブート
 OS on OS
 他のOSのアプリケーションとしてNETMFを実装
 ソースコードが公開されているので
実際は何とでも作ることが可能
2013/6/22 11ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
TinyBooter = NETMF専用ブートローダ
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2013/6/22 12
SDK vs. PK (Porting Kit)
 SDK: 組み込みアプリケーション開発
 アプリケーション開発に必須
 Visual Studio / VC# Express に組み込んで使用
 Simulator, Debugger, Deployment Tools を含む
 PK: 動作プラットフォームの構築(移植)
 .NET Micro Framework の移植 に必須
 ほかに クロスコンパイラ(+デバッガ)が必須
 ツール類を含めた全ソースコードが提供
 ほとんどを C++ で記述 (一部アセンブラ, C, C#)
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バージョンを
合わせる必要がある
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サポート・プラットフォーム
 PK が用意しているサポート・テンプレート(標準サポート環境)
 BF537 -- ADI Blackfin
 EA_LPC2478 -- NXP LPC2478 (Embedded Artists LPC2478 4MB / 512KB)
 iMXS -- MC9328MXS (32MB RAM / 8MB Flash ROM)
 MCBSTM32E – STM32F103 Cortex-M3 (KEIL MCBSTM32E 8MB / 1MB)
 MOTE2 -- Marvell PXA271 (Crossbow imote2)
 PCM023 -- NXP LPC22xx ARM7
 SAM7S_EK -- Atmel AT91SAM7S256 (64KB RAM / 256KB Flash ROM)
 SAM7X_EK -- Atmel AT91SAM7X512 (128KB RAM / 512KB Flash ROM)
 SAM9RL64 -- Atmel AT91SAM9RL64EK (64MB RAM / 256MB Flash ROM)
 SAM9261_EK -- Atmel AT91SAM9261EK (64MB RAM / 256MB Flash ROM)
 SH7216_RSK -- SH-2A 16MB SRAM / 1MB Flash ROM
 SH7264_M3A_HS64 -- SH-2A 64MB RAM / 516MB Flash ROM
 SH7264_RSK -- SH-2A 64MB RAM / 64MB Flash ROM
 SH7619_EVB -- SH2 8MB RAM / 4MB Flash ROM
 STM32Stamp -- STM32F103 Cortex-M3 (ET-STM32 Stamp 512KB RAM / 64KB)
 Windows2 -- Windows Emulator
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展示デモ: SAM9261_EK
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ドライバとサービス
Cache
Ethernet, WiFi
GPIO
I2C
INTC
LCD / Display
Piezo / Speeker
PMC
SDRAM
SDCARD / MMC
SPI
Thermistor
TIME (RTC)
TIMER
USART
USB Client
Backlight (GPIO,SPI)
BatteryCharger / Measurement
BlockStorage (Flash, SD)
Buttons
COM
DPWS
Gesture
Font, Graphics
HTTP
Ink
Interop
FileSystem (FAT)
Security, Crypto
TCP/IP, Socket, RPC, SSL
Touch Panel (Multi Touch)
XML
デバイスドライバデバイスコントローラ
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セッション内容
 はじめに
 基本事項
 新プラットフォームへの移植
 アプリケーション開発
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移植前のチェック
 ターゲット・プラットフォーム
 RAM/RAM容量(ROM不足は RAMで代用可能)
 CPU アーキテクチャ
 gcc利用時の最低メモリ目安
 RAM 256KB / ROM 512KB (Thumb / Thumb2 命令)
 コンパイラとデバッガ
 Windows上で動作するクロスコンパイラ
 Native 実装 vs. “OS on OS” 実装
 ターゲット・プラットフォームの適正
 ツール類の準備
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移植に必要な知識
 組み込みシステム全般
 割り込み処理, 割り込みVector, Cache, MMU, PLL
 ブートローダ
 移植対象のCPU, ターゲット・ボード
 データシート, 回路図, メモリマップ, クロック
 ツール
 Toolchain(コンパイラ, アセンブラ, リンカ, ライブラリアン)
C, C++, CPUのアセンブラ命令, コマンドプロンプト, VB Script
 デバッガ, JTAG ICE, Eclipse, OpenOCD+GDB
 OSアーキテクチャとリソース管理
 メモリ, タイマ, 割り込み, イベント
 .NET Framework と CLR
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開発環境の準備
 ソフトウェア環境
 Visual Studio 2012 (VC++ 2012 exp, VC# 2012 exp も可)
 Windows SDK 8.0 (MSBuild)
 .NET Micro Framework 4.3 SDK
 .NET Micro Framework 4.3 Porting Kit
 クロスコンパイラ, デバッガ (gcc, gdb, …)
 PKでの検証済 GDB (4.2.1)
CodeSourcery arm-2007q3-53-arm-none-eabi.exe
 その他のツール
 ハードウェア環境
 ターゲット・ボード(プラットフォーム)と JTAG-ICE
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他のgcc, gdbは各自で
対応させる必要有
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移植で使用するツール
 デバッグ
 JTAG ICE, またはOpenOCD
 gdb (Compiler 付属)
 Eclipse (IDE, ソースコードデバッグ)
 Java SE (Eclipse 動作に必須)
 測定器、信号観測ツール
 ソースコード管理
 7zip, WinMerge, VSS, svn, …
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移植の主要作業
 開発環境構築と基本設計
 環境変数設定&クロス開発用ビルドスクリプト作成
 メモリ割当て設計&Scatter ファイル設定
 Solution の作成
 ビルド&デバッグ
 NativeSample を動作させる
 ブートローダ, 初期化処理 (Clock, Cache, MMU, PLL)
 ドライバ, PAL IF (Flash ROMドライバは必須, UART)
 TinyCLR の動作
 TinyBooter, アプリケーション・ロードとデバッグIF
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2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 21
ビルド&デバッグ
 NativeSample
 Native Code での”Hello world” 表示出力
 ビルド環境の検証(自由にカスタマイズ可能)
 ドライバ類の初期化&動作の検証
 TinyCLR
 .NET Micro Frameworkの移植対象・本体
 実行にはIL (コンパイル済アセンブリ)が必須
 Product¥Sampleディレクトリ(HelloWorld, Network など)
 TinyBooter
 NETMF 純正ブートローダ(MFDepoy IF)
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2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 22
TinyCLRとアセンブリの実行動作
アセンブリ検索
初期化
Debugger 接続
アセンブリのロード
アセンブリの実行
起動
デプロイ後
無し
Flash ROM
書き込み
‘F5’ キーで
ビルド、デプロイ、
実行、デバッグ
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2013/6/22 23
考察:Native 環境への移植
 利点
 全ソースコードが用意されている
 ブートローダ, CPU初期化, リソース管理
 動作している実機サンプルが入手し易い
 割り込み / イベント処理が実装し易い
 欠点
 未対応アーキテクチャには移植し難い
 クロスコンパイル, デバッグ環境を手当てする必要
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2013/6/22 24
考察: OS on OS 環境への移植
 利点
 OSが用意している開発環境を流用可能
 JTAG-ICEの代わりにデバッガで代用可能
 1回移植すれば、同一OSへの移植が容易
 欠点
 参考にするソースコードが用意されていない
 動作している実機サンプルが入手し難い
 OS依存APIを変換する作業(PAL層開発)が必須
(Timer, Event, Select, Socket, …)
 ドライバの移植数、作業工数はNativeよりも多い
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参考: .NET Micro Framework for Linux
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2013/6/22 25
セッション内容
 はじめに
 基本事項
 新プラットフォームへの移植
 アプリケーション開発
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2013/6/22 26
アプリケーション開発の基本
 C# での開発が基本
 Visual Basicも利用可能
 C, C++, Assemblerは使えない
 Flash ROM 書き込みデバッグが前提
 エミュレータ利用
 強力なソースコード・デバッガ
 .NET アセンブリの送りこみ(デプロイ)
 オンライン・デバッグ
 ICE不要(使えない)
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究極のプログラミング言語
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2013/3/7 27
C# プログラミング言語のルーツ
 登場時期と系統
Device Drivers, Ltd.
Mesa
Delphi
SmallTalk
Cedar
Pascal
Java
C#
1970年
1980年
1990年
2000年
BCPL
C
C++
UCSD Pascal
Turbo Pascal
J#
Anders Hejlsberg
Niklaus Wirth
James Gosling, Bill Joy
Alan Kay
Kernighan & Ritchie
Bjarne Stroustrup
Objective-C
Brad Cox, Steve Jobs
Kenneth Bowles
Turbo C
角丸は中間言語型
Cでプログラミングするには
人生は短すぎる
by Miguel de Icaza, Mono Project
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2013/6/22 28
アプリケーション開発手順
 事前調査・基本設計
 Interface 仕様の確認 (H/W, S/W, Network, …)
 コーディング
 Full .NET 環境用コードの流用
 デバッグ
 エミュレータ, オンライン・デバッガ
 Full .NET 環境でのデバッグ (ソース流用化)
 デプロイ
 ROM焼き, 配布用署名付きコード生成
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2013/6/22 29
デバッガ インターフェース
 デバッガとの接続手段:3種類から選択
 独自ハードウエア開発の注意点
 OS更新用のデバッガ(ブート)・スイッチの必須
 通常はGPIOタクトSW(ボタン), DIP-SW等を使用
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ドライバ
ドライバ
ドライバ
Serial (RS232C)
USB
LAN (TCP/IP)
Host PC Target
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バンザイ .NET Gadgeteer とは?
2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 30
 M$ 研究所が開発している
.NET Micro Framework ベース組み込みシステム統合
開発環境とそれを構成するモジュール製品群
 MMU無しマイコン上でVisual Studioで開発した
.NETアセンブリ(中間コード)をインタプリタ実行
 GUI操作で自動的に
初期化コードとクラスラ
イブラリを追加
.NET MF
OS / Driver
Interpreter
App. / Lib.
Gadgeteer
Open
Source
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バンザイ .NET Gadgeteer とは?
2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 31
 具体的には次のもの
 ハードウェア
 専用メインボード、専用モジュール群、
開発環境としての Windows PC
 ソフトウェア
 ROM化されたOS、組み込み用各種ドライバとライブラリ、
Visual Studio用Plug In(ライブラリとGUIツール、シミュレータ)
 新規モジュール開発やカスタマイズ可能
 オープンソース
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2013/6/22
.NET Gadgeteer とは?
 C#/VB言語レベルでライブラリと豊富なミドルウェアを提供
 プロトコル、グラフィック
 ファイルシステム
 サービス、マルチスレッド
 6種のCPUボードと
60種以上の
アクチュエータ,
センサー,
ネットワークアダプタ,
コネクティビティ,
ディスプレイ等の
モジュール を提供
ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 32
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2013/6/22 33
事例:つぶやきステーション
 インターフェース 2012年8月号 特集
少ないメモリでリッチなライブラリのオープン・ソースOSを試す
定番Visual StudioとC#でマイコン開発にトライ! ~Windowsプログラマでもできる~
 第3章 気圧/温度/湿度をTwitterに全自動つぶやき
出来あい品ですぐに試すWebウェザーつぶやきステーションの製作
ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
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2013/6/22 34
事例:Connecting your station to the cloud
 Xivery, (COSM, Pachube) への接続
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バンザイ 事例:EnOceanセンサーシステム
2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 35
Micro
Processor
Local
Sensor
TCM3x0C / ESP3
Local
Actuator
Remote Management TX
Response
Remote Management RX
Data Transmit
Data Receive
Local Management
Cloud
• Multi Thread
• Queue
• Messaging
• Synchronize
• Semaphore
• Priority
複雑な
マルチスレッド
アプリケーション
• EnOcean無線データ受信
• 新無線通信方式検証や
プロトタイピングに最適開発期間を短縮
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2013/6/22 36
まとめ
 はじめに:参考情報
 基本事項
 .NET Micro Framework 概要
 新プラットフォームへの移植
 一般的な移植手順
 移植に関する考察
 アプリケーション開発
 開発手順、事例
ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya
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2013/2/23 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 37
参考文献:移植
 Porting Kit 付属の説明書
 RCLPort.chm
 Gadgeteer 機材提供会社
 Beginners' Guide to Porting NETMF
http://www.ghielectronics.com/downloads/FEZ/Beginners%20Guide%2
0to%20Porting%20NETMF.pdf
 インターフェース誌
 Eclipse デバッグ関連
 How to use Eclipse and GDB to debug the .NET Micro Framework
http://discovertheexperience.blogspot.jp/2008/11/how-to-use-eclipse-and-gdb-to-debug-net_09.html
 Configuring Eclipse + OpenOCD + GCC to Debug NativeSample
http://msmicroframework.blogspot.jp/2009/02/configuring-eclipse-openocd-gcc-to.html
 PS3とLinux、電子工作も
http://todotani.cocolog-nifty.com/blog/
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2013/2/23 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 38
参考サイト:NETMF
 開発コミュニティと配布
 NETMF Codeplex Projects
http://netmf.codeplex.com/
http://netmf.codeplex.com/documentation
 Microsoft .NET Micro Framework
http://www.netmf.com/
 おすすめサイト
 Team Blog
http://blogs.msdn.com/b/netmfteam/
 Microsoft .NET Micro Framework Tools & Resources
http://informatix.miloush.net/microframework/
 GHI Electromics
http://www.ghielectronics.com/
 いまさら聞けない .NET Micro Framework入門 (@IT)
http://monoist.atmarkit.co.jp/fembedded/articles/netmicro/netmicro_01a.html
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参考サイト:Gadgeteer
 開発コミュニティと配布
 Microsoft .NET Gadgeteer
http://www.netmf.com/gadgeteer/
 Gadgeteer Source codes
http://gadgeteer.codeplex.com/
 .NET Gadgeteer - Micro Research
http://research.microsoft.com/en-us/projects/gadgeteer/
 おすすめサイト
 技術との戯れ
http://yseosoft.wordpress.com/tag/net-gadgeteer/
 デバイスとITの架け橋
http://blogs.msdn.com/b/hirosho/
 奈良高専 土井研
http://doilab.net/web/jisyu/winnext/dotnetmf/index.html
 NET Gadgeteer - TINYCLR.JPへようこそ
http://tinyclr.jp/products/fez-gadgeteer.htm

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  • 1. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya 2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 1 ドットNETまいくろ バンザイ倶楽部 http://www.facebook.com/groups/netmf 日高亜友 - 簡単に使える Microsoft の小型組み込みOS - @AtomuHidaka オープンソースになったマイコン開発環境 .NET Micro Frameworkの紹介。 ドットNET まいくろ バンザイ
  • 2. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 2 セッション内容  はじめに  基本事項  新プラットフォームへの移植  アプリケーション開発 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 3. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 3 はじめに:参考情報  インターフェース誌 2009年12月号 特集 ●第4章 .NET Micro Frameworkによるネットワーク端末の製作  インターフェース誌 2011年3月号 ○特集 組み込みで使うVisual C#と.NET Micro Framework  インターフェース誌 2011年4月号 ●技術解説 Linux上への.NET Micro Framework移植の勘所(前編) 技術解説 SH-2Aマイコン基板に.NET Micro Frameworkを移植する  インターフェース誌 2011年6月号 ●技術解説 Linux上への.NET Micro Framework移植の勘所(後編)  インターフェース誌 2011年11月号 技術解説 SH-2A向けネットワーク対応.NET Micro Frameworkの活用  インターフェース誌 2012年8月号 ○特集 定番Visual StudioとC#でマイコン開発にトライ!  インターフェース誌 2012年9月号 技術解説 定番Visual Studioで RX マイコン開発 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 4. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 4 .NET Micro Framework とは?  M$ 研究所 開発の組み込みOS  Visual C# / Visual Basicで開発した IL .NET アセンブリ を中間コードインタプリタで実行  豊富なドライバとライブラリを標準装備  オープンソース・ライセンスで公開(Apache V2)  20種以上のプラットフォームに移植されて動作  .NET Micro Framework (NETMF) 移植済みSOC  業務アプリケーション・システム応用事例  アプリケーション開発が”超”簡単な組み込みOS ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 5. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 5 セッション内容  はじめに  基本事項  新プラットフォームへの移植  アプリケーション開発 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 6. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ .NET Micro Framework の歴史  2001年 V 1.0 SPOT Watch / MSN Direct Service (Microsoft リサーチ)  2006年 V2.0 Windows SideShow Device  2008 年 V3.0 , 3.5 for Network  2010年 V4.0 for Open Source  2010年 V4.1 for Big Endian / lwIP  2011年 V4.2 for Visual Basic  2012年 V4.3 for Visual Studio 2012 2013/6/22 6ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 7. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 7 私とNETMFのかかわり  2008年にソースコード (V3.5) 購入&評価  2009年以降、毎年関連記事執筆  NETMF関連  2010年より搭載ボードの輸入を開始  NETMF 関連受託開発  ボード開発、移植作業、アプリケーション開発  各種普及活動  イベント、セミナー、勉強会、雑誌記事等 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 8. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 8 NETMFの本質  本来は、Windows CE 未満のプラットフォーム用 組込みシステム向け製品となるはずだった OS  移植キット販売  ライセンス体系  製品品質  2010年にオープンソース化された  競合OSの台頭 ⇒ 製品相当の機能・性能・品質 を無料で公開 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 9. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ アーキテクチャ  全体構成 2 種類の実装方法 - Native Platform - “OS on OS” solution 2013/6/22 9ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 アプリケーション開発 ライブラリ開発 プラットフォーム移植 CLR: Common Language Runtime HAL: Hardware Abstraction Layer PAL: Platform Abstraction Layer
  • 10. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ OSとしての提供機能  IL(.NETのアセンブリ)の実行環境 = TinyCLR  タイマ, 割り込みハンドラ, マルチスレッド, スケジューラ  ブートローダ, 各種デバイスドライバ, リソースマネージャ  組み込み環境対応  MMU 不要  最小 64KB RAM / 256KB ROM (特別な環境)  標準サポート ARM7/9/Cortex-M3, Blackfin, SH-2/2A  サポート機能  ブートローダ, アプリケーションローダ, デバッガIF 2013/6/22 10ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 11. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 移植方法の選択  Native実装  TinyCLR直接実装 VS. TinyBooter実装  TinyCLR / TinyBooter のメンテナンス手順が必須  他のブートローダ利用  U-Boot, T-Monitor (T-Engine)等  Network ブート  OS on OS  他のOSのアプリケーションとしてNETMFを実装  ソースコードが公開されているので 実際は何とでも作ることが可能 2013/6/22 11ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 TinyBooter = NETMF専用ブートローダ
  • 12. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 12 SDK vs. PK (Porting Kit)  SDK: 組み込みアプリケーション開発  アプリケーション開発に必須  Visual Studio / VC# Express に組み込んで使用  Simulator, Debugger, Deployment Tools を含む  PK: 動作プラットフォームの構築(移植)  .NET Micro Framework の移植 に必須  ほかに クロスコンパイラ(+デバッガ)が必須  ツール類を含めた全ソースコードが提供  ほとんどを C++ で記述 (一部アセンブラ, C, C#) ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 バージョンを 合わせる必要がある
  • 13. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 13 サポート・プラットフォーム  PK が用意しているサポート・テンプレート(標準サポート環境)  BF537 -- ADI Blackfin  EA_LPC2478 -- NXP LPC2478 (Embedded Artists LPC2478 4MB / 512KB)  iMXS -- MC9328MXS (32MB RAM / 8MB Flash ROM)  MCBSTM32E – STM32F103 Cortex-M3 (KEIL MCBSTM32E 8MB / 1MB)  MOTE2 -- Marvell PXA271 (Crossbow imote2)  PCM023 -- NXP LPC22xx ARM7  SAM7S_EK -- Atmel AT91SAM7S256 (64KB RAM / 256KB Flash ROM)  SAM7X_EK -- Atmel AT91SAM7X512 (128KB RAM / 512KB Flash ROM)  SAM9RL64 -- Atmel AT91SAM9RL64EK (64MB RAM / 256MB Flash ROM)  SAM9261_EK -- Atmel AT91SAM9261EK (64MB RAM / 256MB Flash ROM)  SH7216_RSK -- SH-2A 16MB SRAM / 1MB Flash ROM  SH7264_M3A_HS64 -- SH-2A 64MB RAM / 516MB Flash ROM  SH7264_RSK -- SH-2A 64MB RAM / 64MB Flash ROM  SH7619_EVB -- SH2 8MB RAM / 4MB Flash ROM  STM32Stamp -- STM32F103 Cortex-M3 (ET-STM32 Stamp 512KB RAM / 64KB)  Windows2 -- Windows Emulator ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 展示デモ: SAM9261_EK
  • 14. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 14 ドライバとサービス Cache Ethernet, WiFi GPIO I2C INTC LCD / Display Piezo / Speeker PMC SDRAM SDCARD / MMC SPI Thermistor TIME (RTC) TIMER USART USB Client Backlight (GPIO,SPI) BatteryCharger / Measurement BlockStorage (Flash, SD) Buttons COM DPWS Gesture Font, Graphics HTTP Ink Interop FileSystem (FAT) Security, Crypto TCP/IP, Socket, RPC, SSL Touch Panel (Multi Touch) XML デバイスドライバデバイスコントローラ ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 15. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 15 セッション内容  はじめに  基本事項  新プラットフォームへの移植  アプリケーション開発 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 16. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 16 移植前のチェック  ターゲット・プラットフォーム  RAM/RAM容量(ROM不足は RAMで代用可能)  CPU アーキテクチャ  gcc利用時の最低メモリ目安  RAM 256KB / ROM 512KB (Thumb / Thumb2 命令)  コンパイラとデバッガ  Windows上で動作するクロスコンパイラ  Native 実装 vs. “OS on OS” 実装  ターゲット・プラットフォームの適正  ツール類の準備 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 17. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 17 移植に必要な知識  組み込みシステム全般  割り込み処理, 割り込みVector, Cache, MMU, PLL  ブートローダ  移植対象のCPU, ターゲット・ボード  データシート, 回路図, メモリマップ, クロック  ツール  Toolchain(コンパイラ, アセンブラ, リンカ, ライブラリアン) C, C++, CPUのアセンブラ命令, コマンドプロンプト, VB Script  デバッガ, JTAG ICE, Eclipse, OpenOCD+GDB  OSアーキテクチャとリソース管理  メモリ, タイマ, 割り込み, イベント  .NET Framework と CLR ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 18. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 18 開発環境の準備  ソフトウェア環境  Visual Studio 2012 (VC++ 2012 exp, VC# 2012 exp も可)  Windows SDK 8.0 (MSBuild)  .NET Micro Framework 4.3 SDK  .NET Micro Framework 4.3 Porting Kit  クロスコンパイラ, デバッガ (gcc, gdb, …)  PKでの検証済 GDB (4.2.1) CodeSourcery arm-2007q3-53-arm-none-eabi.exe  その他のツール  ハードウェア環境  ターゲット・ボード(プラットフォーム)と JTAG-ICE ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 他のgcc, gdbは各自で 対応させる必要有
  • 19. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 19 移植で使用するツール  デバッグ  JTAG ICE, またはOpenOCD  gdb (Compiler 付属)  Eclipse (IDE, ソースコードデバッグ)  Java SE (Eclipse 動作に必須)  測定器、信号観測ツール  ソースコード管理  7zip, WinMerge, VSS, svn, … ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 20. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 20 移植の主要作業  開発環境構築と基本設計  環境変数設定&クロス開発用ビルドスクリプト作成  メモリ割当て設計&Scatter ファイル設定  Solution の作成  ビルド&デバッグ  NativeSample を動作させる  ブートローダ, 初期化処理 (Clock, Cache, MMU, PLL)  ドライバ, PAL IF (Flash ROMドライバは必須, UART)  TinyCLR の動作  TinyBooter, アプリケーション・ロードとデバッグIF ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 21. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 21 ビルド&デバッグ  NativeSample  Native Code での”Hello world” 表示出力  ビルド環境の検証(自由にカスタマイズ可能)  ドライバ類の初期化&動作の検証  TinyCLR  .NET Micro Frameworkの移植対象・本体  実行にはIL (コンパイル済アセンブリ)が必須  Product¥Sampleディレクトリ(HelloWorld, Network など)  TinyBooter  NETMF 純正ブートローダ(MFDepoy IF)
  • 22. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 22 TinyCLRとアセンブリの実行動作 アセンブリ検索 初期化 Debugger 接続 アセンブリのロード アセンブリの実行 起動 デプロイ後 無し Flash ROM 書き込み ‘F5’ キーで ビルド、デプロイ、 実行、デバッグ
  • 23. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 23 考察:Native 環境への移植  利点  全ソースコードが用意されている  ブートローダ, CPU初期化, リソース管理  動作している実機サンプルが入手し易い  割り込み / イベント処理が実装し易い  欠点  未対応アーキテクチャには移植し難い  クロスコンパイル, デバッグ環境を手当てする必要 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 24. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 24 考察: OS on OS 環境への移植  利点  OSが用意している開発環境を流用可能  JTAG-ICEの代わりにデバッガで代用可能  1回移植すれば、同一OSへの移植が容易  欠点  参考にするソースコードが用意されていない  動作している実機サンプルが入手し難い  OS依存APIを変換する作業(PAL層開発)が必須 (Timer, Event, Select, Socket, …)  ドライバの移植数、作業工数はNativeよりも多い ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 参考: .NET Micro Framework for Linux
  • 25. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 25 セッション内容  はじめに  基本事項  新プラットフォームへの移植  アプリケーション開発 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 26. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 26 アプリケーション開発の基本  C# での開発が基本  Visual Basicも利用可能  C, C++, Assemblerは使えない  Flash ROM 書き込みデバッグが前提  エミュレータ利用  強力なソースコード・デバッガ  .NET アセンブリの送りこみ(デプロイ)  オンライン・デバッグ  ICE不要(使えない) ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 究極のプログラミング言語
  • 27. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/3/7 27 C# プログラミング言語のルーツ  登場時期と系統 Device Drivers, Ltd. Mesa Delphi SmallTalk Cedar Pascal Java C# 1970年 1980年 1990年 2000年 BCPL C C++ UCSD Pascal Turbo Pascal J# Anders Hejlsberg Niklaus Wirth James Gosling, Bill Joy Alan Kay Kernighan & Ritchie Bjarne Stroustrup Objective-C Brad Cox, Steve Jobs Kenneth Bowles Turbo C 角丸は中間言語型 Cでプログラミングするには 人生は短すぎる by Miguel de Icaza, Mono Project
  • 28. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 28 アプリケーション開発手順  事前調査・基本設計  Interface 仕様の確認 (H/W, S/W, Network, …)  コーディング  Full .NET 環境用コードの流用  デバッグ  エミュレータ, オンライン・デバッガ  Full .NET 環境でのデバッグ (ソース流用化)  デプロイ  ROM焼き, 配布用署名付きコード生成 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 29. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 29 デバッガ インターフェース  デバッガとの接続手段:3種類から選択  独自ハードウエア開発の注意点  OS更新用のデバッガ(ブート)・スイッチの必須  通常はGPIOタクトSW(ボタン), DIP-SW等を使用 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 ドライバ ドライバ ドライバ Serial (RS232C) USB LAN (TCP/IP) Host PC Target
  • 30. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ .NET Gadgeteer とは? 2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 30  M$ 研究所が開発している .NET Micro Framework ベース組み込みシステム統合 開発環境とそれを構成するモジュール製品群  MMU無しマイコン上でVisual Studioで開発した .NETアセンブリ(中間コード)をインタプリタ実行  GUI操作で自動的に 初期化コードとクラスラ イブラリを追加 .NET MF OS / Driver Interpreter App. / Lib. Gadgeteer Open Source
  • 31. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ .NET Gadgeteer とは? 2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 31  具体的には次のもの  ハードウェア  専用メインボード、専用モジュール群、 開発環境としての Windows PC  ソフトウェア  ROM化されたOS、組み込み用各種ドライバとライブラリ、 Visual Studio用Plug In(ライブラリとGUIツール、シミュレータ)  新規モジュール開発やカスタマイズ可能  オープンソース
  • 32. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 .NET Gadgeteer とは?  C#/VB言語レベルでライブラリと豊富なミドルウェアを提供  プロトコル、グラフィック  ファイルシステム  サービス、マルチスレッド  6種のCPUボードと 60種以上の アクチュエータ, センサー, ネットワークアダプタ, コネクティビティ, ディスプレイ等の モジュール を提供 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 32
  • 33. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 33 事例:つぶやきステーション  インターフェース 2012年8月号 特集 少ないメモリでリッチなライブラリのオープン・ソースOSを試す 定番Visual StudioとC#でマイコン開発にトライ! ~Windowsプログラマでもできる~  第3章 気圧/温度/湿度をTwitterに全自動つぶやき 出来あい品ですぐに試すWebウェザーつぶやきステーションの製作 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 34. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 34 事例:Connecting your station to the cloud  Xivery, (COSM, Pachube) への接続 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 35. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 事例:EnOceanセンサーシステム 2013/6/22 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 35 Micro Processor Local Sensor TCM3x0C / ESP3 Local Actuator Remote Management TX Response Remote Management RX Data Transmit Data Receive Local Management Cloud • Multi Thread • Queue • Messaging • Synchronize • Semaphore • Priority 複雑な マルチスレッド アプリケーション • EnOcean無線データ受信 • 新無線通信方式検証や プロトタイピングに最適開発期間を短縮
  • 36. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/6/22 36 まとめ  はじめに:参考情報  基本事項  .NET Micro Framework 概要  新プラットフォームへの移植  一般的な移植手順  移植に関する考察  アプリケーション開発  開発手順、事例 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部
  • 37. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/2/23 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 37 参考文献:移植  Porting Kit 付属の説明書  RCLPort.chm  Gadgeteer 機材提供会社  Beginners' Guide to Porting NETMF http://www.ghielectronics.com/downloads/FEZ/Beginners%20Guide%2 0to%20Porting%20NETMF.pdf  インターフェース誌  Eclipse デバッグ関連  How to use Eclipse and GDB to debug the .NET Micro Framework http://discovertheexperience.blogspot.jp/2008/11/how-to-use-eclipse-and-gdb-to-debug-net_09.html  Configuring Eclipse + OpenOCD + GCC to Debug NativeSample http://msmicroframework.blogspot.jp/2009/02/configuring-eclipse-openocd-gcc-to.html  PS3とLinux、電子工作も http://todotani.cocolog-nifty.com/blog/
  • 38. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/2/23 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 38 参考サイト:NETMF  開発コミュニティと配布  NETMF Codeplex Projects http://netmf.codeplex.com/ http://netmf.codeplex.com/documentation  Microsoft .NET Micro Framework http://www.netmf.com/  おすすめサイト  Team Blog http://blogs.msdn.com/b/netmfteam/  Microsoft .NET Micro Framework Tools & Resources http://informatix.miloush.net/microframework/  GHI Electromics http://www.ghielectronics.com/  いまさら聞けない .NET Micro Framework入門 (@IT) http://monoist.atmarkit.co.jp/fembedded/articles/netmicro/netmicro_01a.html
  • 39. オープンソースカンファレンス 2013 Nagoya ドットNET まいくろ バンザイ 2013/2/23 ドットNETまいくろバンザイ倶楽部 39 参考サイト:Gadgeteer  開発コミュニティと配布  Microsoft .NET Gadgeteer http://www.netmf.com/gadgeteer/  Gadgeteer Source codes http://gadgeteer.codeplex.com/  .NET Gadgeteer - Micro Research http://research.microsoft.com/en-us/projects/gadgeteer/  おすすめサイト  技術との戯れ http://yseosoft.wordpress.com/tag/net-gadgeteer/  デバイスとITの架け橋 http://blogs.msdn.com/b/hirosho/  奈良高専 土井研 http://doilab.net/web/jisyu/winnext/dotnetmf/index.html  NET Gadgeteer - TINYCLR.JPへようこそ http://tinyclr.jp/products/fez-gadgeteer.htm