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MBEDへのオーディオフレームワークの実装
- 3. 今日のお話 MBEDとは何か インターフェース考察 フレームワークの設計
- 4. MBEDとは何か
- 5. 簡単な紹介 元はARM社内のプロジェク ト 開発リソースを全部クラウ ド化する ゼロ・インストール ターゲットはUSB接続 歴史 1.0で人気に火が付く 2.0でソース公開、マルチプ ラットホーム化 3.0でARMが2.0を見捨てる 3.0の開発が難航、5.0が発表 される 2.0復活 クラウド ストレージ＆ コンパイラ MBED IDE
- 6. 利点 ゼロ・インストール よくあるペリフェラルに 対応 直感的なAPI ほとんど同じAPIのまま RTOSに移行できる MBED-RTOS IDEにバージョン管理シ ステムが組み込まれてい る SPI Async Serial I2C GPIO ADC DAC File MBED-SDK Application
- 8. 欠点 ペリフェラルAPIがポーリング方式 割り込みが全く考慮されていない APIの解説に踏み込みが足りない
- 9. ARMの無関心 個人コミュニティに人気があるのはMBED2.0 ARMはMBED2.0に対する関心が薄い MBED3.0 (MBED OS)でIoT向け産業用OSを目指した。 MBED 2.0とは非互換 結局、MBED2.0を捨てられず、5.0を発表した 2.0 + 3.0 = 5.0
- 11. MBEDとは何か 特徴をまとめる メンテがずさんで全貌を把握しにくい 屋上、屋をかさねる拡張 持ち主の熱意が薄れている 古くさいが、使いやすいインフラ つまり、どういうことだってばよ？ これ、 廃墟じゃないの？
- 14. 誰に従い、何を押しつけるか インターフェースとは約 束 上と下、双方が守る インターフェースが従う 約束もある マイコン デバイス・ドライバ ミドルウェア アプリケーション Hardware HAL API
- 15. 上が約束を守るメリット 約束を守るとは、イン ターフェースを利用する こと インターフェースを使う ことで、それより下の層 の構造を意識しなくて良 くなる 抽象化 逆に抽象化を提供しない インターフェースを使う 意味はほとんど無い インターフェース インターフェースの 提供者 インターフェースの 利用者
- 16. 下が約束を守るメリット 約束を守るとは、イン ターフェースを変えない こと インターフェースを固定 することで、改良を自由 に行うことができる リファクタリング 異なる実装であっても、 インターフェースを統一 しておけば、既存のアプ リに利用してもらえる ポータビリティ インターフェース インターフェースの 提供者 インターフェースの 利用者
- 17. API ユーザーはアプリケーション APIはアプリケーションに対してアルゴリズムを隠す アルゴリズムはAPIに従うことで、ポータビリティを 確保できる 例： ファイルシステムＡＰＩ ファイル・システムの種類を隠しきっている 新しいファイル・システムを実装しても、ユーザー・プ ログラムは変えなくてよい
- 18. HAL ユーザーはアルゴリズム HALはアルゴリズムに対してハードウェアを隠す ハードウェアはHALに従うことで、ポータビリティを 確保する 例： ストレージ・デバイス・ドライバ ストレージ・デバイスを取り替えても、ファイル・シス テム・アルゴリズムを変えなくて良い
- 19. インターフェースが従うこともある 「隣」のインターフェー スとあまりに異なったイ ンターフェースを実装す ると、ユーザーが混乱す る Read ⇔ Receive ライブラリ⇔クラス シリアル SPI I2C EthernetMAC
- 21. 目標 ユーザーが使いやすいこ と mbedをＯＳとして、異 なるMPUで動作すること mbed SDK 2.0, mbedRTOS 2.0で動作すること 複数のサンプルレートに 対応すること
- 22. Unzen API mbed の作法に従い、Classとして実装する Doxygen文書 Mbedサイトに文書とサンプルをアップロード DataOutなどのmbed APIと同じ作法で使える Singletonはやめた ユーザー初期投資の低減
- 23. 『雲仙』フレームワークが提供するもの APIとHALの二層を提供し て、オーディオ制御を ユーザーから隠す。 ユーザーにはオーディオ 信号処理の利用インター フェースを提供する mbed SDK / RTOS デバイス制御 割り込み番号 ダブル・バッファ 割り込みハンドラ アプリケーション Hardware Unzen HAL Unzen API
- 24. 『雲仙』フレームワークの各API Unzen API mbed作法 オーディオ・処理のス タート デバッグ・フック ダブルバッファの遮蔽 Unzen HAL ハードウェアの抽象化 LPC4337 LPC4088 STM32F746 mbed SDK / RTOS アプリケーション Hardware Unzen HAL Unzen API デバイス制御 割り込み番号 ダブル・バッファ 割り込みハンドラ
- 25. MBEDプログラマから見た雲仙 Block Size = 1, 2, 3… Fsに縛られない 信号処理コールバック デバッグ用コールバック mbedの作法に従い、フ レームワークをクラス化 信号処理は割り込みコン テキストで行う バックグラウンド メイン関数では通常の mbed SDKを利用できる
- 26. MBEDプログラマから見た雲仙 雲仙は信号の流れだけに 対応する オーディオ･コーデック の制御は島原に任せてい る I2Cチャンネル サンプル･レート ゲイン 島原雲仙 SoC マイコン I2S I2C
- 27. 制御の流れ ( blocksize = 1 ) main() process_irq() i2s_irq() i2s_irq()一回毎にprocess_irq()をトリガ
- 28. 制御の流れ ( blocksize = 3 ) main() process_irq() i2s_irq() ブロックサイズ分貯まったらprocess_irq()
- 29. HAL HALのほうが面倒くさい どいつもこいつも好き勝 手なハード作りしやがっ て mbed SDKに依存してい る ＩＲＱ関連 mbedは割り込み関係の サポートが無いので、や や苦心した。
- 30. 使い方：コールバックの定義 二つのコールバックを定 義する アルゴリズム初期化 信号処理アルゴリズム 関数の名前はご自由に
- 31. 使い方： 島原コーデック・ドラ イバのインスタンスを 作る Fsを指定 雲仙オーディオ･フ レームワークのインス タンスを作る コーデック・スタート オーディオ･スタート あとはmbedアプリと 同じ
- 32. まとめと今後の目標
- 33. まとめ Mbed SDK上で動作する オーディオ・フレーム ワークを開発した Mbed作法に従った造り 複数のSoCマイコンに対 応 柔軟なブロック・サイズ 複数のオーディオCODEC に対応可能 ドキュメント完備 https://developer.mbed.org /users/shorie/notebook/un zen_audio_framework/
- 34. 今後の目標 ホストマイコンやホスト PCからシリアル経由で操 作できるようにしたい。 実物のボリュームを並べ るのが面倒 Python Qt JASON いろいろ勉強する口実に なる