TOPPERS /ssp kernel source study group

1. TOPPERS/sspカーネルソース勉強
会
の進捗、成果と今後
CEST 2014/8/26
小川清@kaizen_nagoya
名古屋市工業研究所
技術士（情報技術）・工学博士

2. 配布資料
OS(自作）を創る前に
Mini Maker Oogaki 2014プレゼン
第4回TOPPERS活用アイデア・アプリケーション開発コンテス
トの案内
TOPPERS開発者会議2014のご案内
小中学生対象「みんなのテクノひろば２０１４」。
とき2014年11月9日(日)
ところ名古屋市工業研究所
〒456-0058 名古屋市熱田区六番三丁目4番41号

3. 豊橋技術科学大学
中山雅哉
情報処理学会研究会
Juice浜名湖会合
就任前年にHALでインタネットの講演会
東海インタネット立ち上げ
高田広章
JPNIC ドメイン名WG

4. 斉藤直希
名古屋市工業研究所入所
興味の共通部分：ITRON, 小さい物
豊橋技術科学大学高田広章研究室訪問
宮城県の今井さんが研究生で来ていたことを紹介
宮城県が中心のTOPPERS/jspの横展開事業に参加
宮城、福島、北海道、名古屋。
ヴィッツさんを紹介してもらう
OSEKの試作事業に参加
OSEKの最小仕様とITRONの最小仕様がほぼ同等
TOPPERS/jspを基にssp実装
TOPPERS公募プロジェクト
割り込み処理モデルに対応したssp実装

5. ソフトウェア３つの技術
プログラミング言語を創る
C言語の拡張とOBJシンタックスチェッカ
(電総研)
MISRA-C研究会
ＯＳを創る
TOPPERS/SSP（最小セットOS)
ネットワークプロトコルを創る
遅延測定(博士論文）

6. 12ステップで作る組込みOS自作入門
第1部ブート・ローダーの作成
1stステップ：開発環境の作成
2ndステップ：シリアル通信
3rdステップ：静的変数の読み書き
4thステップ：シリアル経由でファイルを転送
する
5thステップ：ELFフォーマットの展開
6thステップ：もう一度，Hello World
第2部OSの作成
7thステップ：割込み処理を実装する
8thステップ：スレッドを実装する
9thステップ：優先度スケジューリング
10thステップ：OSのメモリ管理
11thステップ：タスク間通信を実装する
12thステップ：外部割込みを実装する

7. 30日でできる! OS自作入門
開発を始める前に
PCの仕組みからアセンブラ入門まで
アセンブラ学習とMakefile入門
32ビットモード突入とC言語導入
C言語と画面表示の練習
構造体と文字表示とGDT/IDT初期化
分割コンパイルと割り込み処理
FIFOとマウス制御
マウス制御と32ビットモード切替
メモリ管理
重ね合わせ処理
ついにウィンドウ
タイマ１
タイマ２
高解像度・キー入力
...開発を終えた後で

8. C言語によるリアルタイム組込OS自作講座
組込みシステムとソフトウェア
リアルタイムOSとは
リアルタイムOSが提供する機能の概要
リアルタイムOSの内部
スケジューラ
同期・通信機能
メモリ管理機能
組込み処理機能
時間管理機能
信頼性を高める機能
リアルタイムOSの設計
タスク管理機能の実装
タスク間通信機能の実装
割込み管理機能の実装
...

9. 自作本・TOPPERSダウンロード挫折
難しい
何からすればいいか分からない
動かす環境が造れない
コンパイルエラーが出ても分からない
コンパイラの課題かOSの課題か切り分けられない
デバッガが造れない
デバッガのバグか判定できない
演習、セミナなどが参加できない

10. どんなOSがあるの？
PC用: Windows 8, Mac OS X, Linux …
携帯用：iOS, Android(実はLinux)
自動車用: ISO OSEK, Autosar(実は
OSEK)…TOPPERS/ATK2
家電用: TOPPERS/ASP…
航空宇宙用：TOPPERS/HRP…
一番小さい：TOPPERS/SSP(smallest Set Profile)
https://www.toppers.jp/ssp-kernel.html

11. 過去のカーネルソース勉強会
CEST主催１回目@豊橋技術科学大学
ヴィッツ、SRA、名古屋市工業研究所,,,
CEST主催２回目＠名古屋大学
ヴィッツ、アイシン、富士通、名古屋市工業研究所、、、
名古屋市工業研究所主催
FacebookとPartakeで告知
１ ２０１４／ ４／３０ , 5 + 5=10
２ ２０１４／ ５／２８ , 3 + 5 = 8
３ ２０１４／ ６／２５ , 3 + 5 = 8
４ ２０１４／ ７／２３ , 3 + 3 = 6
５ ２０１４／ ８／２０ , 3 + 3 = 6
６ ２０１４／ ９／２４ ,
７ ２０１４／１０／２２
８ ２０１４／１１／２６
９ ２０１４／１２／２４

12. TOPPERS/sspカーネルソース勉強会
名古屋市工業研究所（TOPPERS特別会員）主催、参加無料
毎月第四水曜日（８月はSWESTが第四週にあるので第三週）2014年4月開始
（8/20,9/24,10/22,11/26,12/24)
Google ハングアウトで遠隔参加可能（２０人まで）
URLはfacebook, partake, twitter @kaizen_nagoyaで通知
一番小さいソースコード可読！！
機能が少ないOSの基本機能に絞って理解
１時間ごとに区切って内容を変える好きな時間だけ参加可能〔10時,11時、
14時、15時、16時の５限〕
実際にコンパイルしたり、ロードしたりして結果を確認
ボードない人用シミュレータ環境, GCC, MISRA-C対応
SWESTでセッション開催予定講師：アライブビジョンソフトウェア株式会社：高橋
和浩(兵庫県明石市）
OSC2014Kansai@
Kyoto
12

13. これまでのOS
どんどん機能が増えていく
個人では手が出ない
何かわからずに使う
これからのOS:個人で勉強できるもの
ソースコードが読めるもの＝＞オープンソース
機能が小さい物−＞最小セット

14. OSを創るまで
写経：短いものを写してみる
TOPPERS/ssp
開発環境のライブラリを使う
SWEST16: カーネルソース勉強会
OS自作本を読む
12ステップで作る組込みOS自作入門
30日でできる! OS自作入門
C言語によるリアルタイム組込OS自作講座

15. TOPPERS/SSPの特徴
ITRON最小セットプロファイルに対応
タスクの「待ち」がない
タスクスタックが１本
割り込み処理モデルに対応
現在TTSP未対応

16. 5)SSPのコンソール出力のソース修
SSPをHEWシミュレータで動かす2014/9/24
正
pdicrx600rx600_uart.c:
/* 標準入力からの1文字入力処理*/
extern void charput(unsigned char);
/*
* シリアルI/Oポートへのポーリングでの出力
*/
void
rx600_uart_pol_putc(char_t c, ID siopid)
{
#if 0
const SIOPINIB *p_siopinib;
---------------------省略--------------------------------------------------------------
sil_wrb_mem((void *)p_siopinib->tdreg, (uint8_t)c);
#endif
charput(c);
}

17. 5)SSPのコンソール出力のソース修
SSPをHEWシミュレータで動かす2014/9/24
正
/*
* シリアルI/Oポートへの文字送信
*/
bool_t
rx600_uart_snd_chr(SIOPCB *p_siopcb, char_t c)
{
bool_t ercd = false;
#if 0
if((sil_reb_mem(
SCI_SSR_TE(NvoDidB *I)Tp)_ s!=io 0p)c{b->p_siopinib->ssrreg) &
(uint8_t)c); sil_wrb_mem((void *)p_siopcb->p_siopinib->tdreg,
ercd = true;
}
#endif
charput(c);
ercd = true;
return ercd;
}

18. 5)SSPのコンソール出力のソース修
正syssvcserial.c: serial_wri_chr(SPCB *p_spcb, char_t c)
/* 標準入力からの1文字入力処理*/
extern void charput(unsigned char);
/*
* シリアルポートへの1文字送信
*/
static ER_BOOL
serial_wri_chr(SPCB *p_spcb, char_t c)
{
#if 0
SSPをHEWシミュレータで動かす2014/9/24
bool_t buffer_full;
ER ercd, rercd;
/*
* LFの前にCRを送信する．
*/
-----------------------------略---------------------------------------------------------------------
#endif
charput(c);
return(false);
}

19. シュリンク版のSSPの紹介
シュリンク版SSP 2014/9/24
Interface誌附属RX62Nボード用のみ（現在）
シュリンク版は、開発ツールをベースにスケジューラ/ディスパッチャ部分のみライ
ブラリとして、利用できるようにしたものです。
シュリンク版の目的：
非RTOS環境からRTOS環境に移行しやすくすることを念頭においています。
またカーネル学習にもよいと考えています。
割り込みの管理、スタートアップおよびデバッグ機能は、開発環境側のものを利用す
るものとし、SSPはスケジューラ/ディスパッチャのみのものとする。
ソース量が減り、デバッグ用のドライバも不要になるため移植性が向上すると考
えます。

20. 自作・コンパイルまとめ
写経：短いものを写してみる
TOPPERS/ssp
開発環境のライブラリを使う
SWEST16: カーネルソース勉強会
OS自作本を読む
12ステップで作る組込みOS自作入門
30日でできる! OS自作入門
C言語によるリアルタイム組込OS自作講座
自作OSをコミケに出そう
MISRA-C対応でより強固なOSを

21. 自作本・TOPPERSダウンロード挫折
難しい
何からすればいいか分からない＝＞カーネルソース
の勉強会に参加する
動かす環境が造れない
今回はルネサスの開発環境に基づいて
コンパイルエラーが出ても分からない
コンパイルエラーに対応
演習、セミナなどが参加できない
グーグルハングアウトで１時間ごとに参加可能

22. 成果
グーグルハングアウトで遠隔参加が
これまでうまくなかった人の間で連携できた
シミュレータ環境での作業方法についての資料ができた
MISRA-C対応の作業、方向性を検討できた
成果をmini Maker 2014@大垣, SWEST2014@下呂で展
開

23. MISRA-C向け作業
C2011 国際規格のソース断片のコンパイル
C++2011国際規格のソース断片のコンパイル
MISRA-C2012ソース断片のコンパイル
MISRA-C2012ソース断片のTOPPERS-SSPでの
実行
TOPPERS-SSPのMISRA-C対応

24. 今後の展開
参加者の倍増
他のCPU、ボードへの移植の展開
TTSP対応の検討
MISRA-C対応のFIX
参加状況によっては2015/1,2,3も開催

25. TOPPERSプロジェクトの開発成果物使用して開発したアプリケーション
成果物活用したり、TOPPERSプロジェクトを良くするアイデア募集！
アプリケーション部門活用アイデア部門
TOPPERSを利用した楽しい・独創
的なアプリケーション、実用的なア
プリケーション、わかりやすい
サンプルアプリケーションを募集
TOPPERS開発成果物の利用者に
とって有益な活用アイデアや
TOPPERSプロジェクトを
より良くするアイデアを募集
応募資格：国内に在住している方（グループ、法人の場合には、その代表者）なら
誰でも※TOPPERSプロジェクトの会員でない方もご応募頂け
ます
応募期間：2014年8月4日（月）～ 2014年9月15日（月）
表彰：＜活用アイデア部門＞
賞金：1万円！
＜アプリケーション部門＞
賞金： 金賞5万円！！ 銀賞3万円！！ 銅賞１万円
＜学生賞＞
活用アイデア、アプリケーション部門に応募した学生の作品の中で
さらに詳しい優募秀集な要も項の、に学応生募規賞約（賞、金FA1Q万等円は）以を授下与のしペまーすジで公開！
http://www.toppers.jp/contest.html
CQ出版賞
も
ご用意して
おります
25
第4回TOPPERSｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝ・活用ｱｲﾃﾞｱコンテスト
OSC2014Kansai@Kyoto

26. 第3回(2013)受賞作品
活用アイデア部門：
.NET Micro Framework for TOPPERS
（株）デバイスドライバーズ（代表：日高亜友）
TOPPERS Realtime System Sample (RSS)の狙い
リアルタイムOSの使い方をサンプルとして提供して、ユーザが
サンプルを雛形にプロジェクトを始められるようにしたい
メリット：
•リアルタイムOS使用方法サンプルとして使用可能
•RSSを雛形にプロジェクトをはじめられる
•リアルタイムOSやソフトウェア初学者に提示可能な内容
TOPPERS活用アイデア・アプリケーション開発コンテスト
主催：NPO法人TOPPERSプロジェクト
協賛：CQ出版
ウェブサイト：http://www.toppers.jp/
Facebookページ：http://www.facebook.com/toppersproject
たくさんのご応募お待ちしております！
OSC2014Kansai@Kyoto
動作させるためのハードの回路図も
コンテストページにて公開！
.NET Micro Framework を
TOPPERS上に移植することで
•リアルタイム性の確保
•容易なシステム開発
•豊富なミドルウェアサ
ポート
をマルチプラットフォームで
実現する
アプリケーション開発部門：
TOPPERS Realtime System Sample(RSS)
-LPCXpresso GPS Clock 中村晋一郎(個人)

27. TOPPERS Realtime System Sample
(RSS)
– LPCXpresso GPS Clock
簡単なGPS時計を題材にした、TOPPERSのサンプルプログラム
リアルタイムOSを使用する上で重要なポイント
（タスク間通信、優先度）等を学べ、基礎を学ぶことができる
サンプルに仕上がっている
TOPPERSのウェブサイトのコンテストページにて、
ハードウェアの回路図、ソースコードも公開されています！！
OSC2014Kansai@Kyoto 27

28. TOPPERSプロジェクト:Facebookページ
2011年5月試験運用開始。20140802現在425「いいね！」
どなたでも利用できます。ぜひ「いいね！」を押してください！
http://facebook.com/toppersproject
28
TOPPERS最新
情報・関連行
事内容・写真
掲載
TOPPERS
Facebookページ
利用者からの
情報掲載
OSC2014Kansai@Kyoto

29. WOCS(JAXA/IPA)一般発表募集
Workshop on Critical Software Systems(12thWOCS2 )
日時：2015年1月20日(火)、21日(水)、22日(木)
会場：東京御茶の水ソラシティカンファレンスセンター
（独）宇宙航空研究開発機構（JAXA）情報・計算工学センター
（独）情報処理推進機構(IPA)技術本部ソフトウェア高信頼化センター
一般講演発表日：2014年1月21日水曜日(予定)
発表時間：30分程度(予定)
【概要提出締切】2014年10月1日(水)
各界の専門家による招待講演・基調講演、JAXA, IPAによる専門セミナ(1月20日
予定）あり。参加無料。OSC2014Kansai@
Kyoto
29