組込みシステムの高効率開発を可能とする開発フレームワークの研究開発
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第14回新産業技術促進検討会（IoT社会に必要とされるシステム・デバイス技術開発）の講演資料
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組込みシステムの高効率開発を可能とする開発フレームワークの研究開発
- 2. 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） • 組込みシステムに関係する教育研究 – プログラミング，アルゴリズム， データベース、Robot Sensor Processing – 組込みシステム（mruby） • Rubyコミュニティ活動 本事業に特に関係する
- 3. 概要
- 4. mrubyの開発 • 2010年～2012年 – 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～ – 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 – 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） mruby/c mruby IoTフレームワーク
- 6. 目的 • IoT開発の効率を高めたい – 開発コストを低減 – 開発期間を短縮 • 開発者が参入しやすくしたい – 開発環境の入手性 • セキュリティを高めたい – （後ほど詳しく）
- 7. IoTの現状（課題） • IoTの実証実験は成功するが、 その後の事業化が進まない – 理由１；コスト – 理由２；開発に必要な技術者不足 – 理由３；セキュリティの確保 – 理由４；電力の確保
- 8. 解決策の提案 • １；コスト – 実運用可能なマイコン、センサの開発する • ２；開発に必要な技術者不足 – プログラム言語Rubyを利用する • ３；セキュリティの確保 – セキュリティ機能を提供する • ４；電力の確保 – 省電力に対応可能なVMを設計する IoTフレームワーク
- 9. mruby
- 10. mruby = 軽量Ruby • Ruby*を軽量化した実装 – 実行時の消費メモリが少ない • Rubyのクラスライブラリ*の ほぼ全てをサポートしている – 使用するライブラリを選択できる • 他のシステムに組込んで使える *Ruby： 国産のプログラム言語 *クラスライブラリ： ソフトウェア部品
- 11. プログラム言語Ruby • オブジェクト指向型スクリプト言語 • 可読性が高い • Webアプリケーション開発で広く使われて いる • ISO/IEC 30170, JIS X 3017 • 日本発のプログラム言語
- 12. Rubyを使うメリット • Webアプリケーション開発では 標準的な開発言語 – 開発しやすい – プログラムを再利用しやすい – 可読性
- 13. ソフトウェアの 開発効率が高い #include <stdio.h> int main(void) { int i, s; int ary[5] = {2,3,5,7,11}; s = 0; for( i=0 ; i<5 ; i++ ){ s += ary[i]; } printf("%d¥n", s); return 0; } ary = [2,3,5,7,11] s = 0 ary.each do |x| s = s + x end puts s プログラムが 読みやすい 書きやすい C言語 Ruby
- 14. 組込みシステム開発に Rubyを使う • 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 • 開発に伴う困難 – 多くの制限がある（CPU・メモリ・電力） – ハードとソフト両方の技術を使う
- 16. IoTフレームワーク
- 18. IoTフレームワーク • IoTアプリ開発は以下のスキルが必要 – センサーなどのハードウェア知識 – 通信・クラウドなどのネットワーク知識 – 蓄積したデータの解析、分析技術 • フレームワークを利用すると、IoTアプリ の開発が簡単化し、安全に開発できる
- 19. プロジェクトの成果物 1. フレームワークIDE オープンソースとして公開済み（無償） 2. フレームワークIDE付属シミュレータ オープンソースとして公開（無償） 3. フレームワーク対応マイコンボード ハードウェアの仕様情報を公開（無償） 4. セキュリティ機能 有償による事業化 Open Close
- 23. セキュリティ機能
- 24. セキュリティ機能 • IoTにおけるセキュリティ – プログラムとデータ暗号化 – ソフトウェア認証 – しかも軽量であること
- 25. 想定するリスク • プログラムの不正コピー • 不正なプログラムの実行 • データの漏洩
- 26. mruby動作の仕組み • コンパイル済みのバイトコードをVMで実 行する mruby source program.rb bytecode program.mrb mrbc ハードウェア 実行 mruby VM 開発環境 実行環境 （IoT機器）
- 28. 暗号機能 • バイトコードの暗号化 – 開発環境でバイトコードを暗号化する • データの暗号化 – 暗号ライブラリによりデータを暗号化する • 軽量化のため、 – 共通鍵ブロック暗号を利用する – 軽量暗号（CRYPTREC Report 2015） [参考] 暗号技術評価委員会報告
- 30. プロジェクトのその後
- 31. 2つのプロジェクトに継承 • 2017～2019年度 戦略的基盤技術高度化支援事業（サポイン事業） – LoRa-BLEを活用したIoT通信システム – 超低消費電流で安価な長距離通信の実現 • 2015年度より継続 しまねソフト研究開発センターとの共同研究 – 省電力に対応したmruby • 2014年度より継続 奈良先端科学技術大学院大学との連携 – SenStick ウェアラブルデバイスの開発