1. .NET
microFrameWorkforTOPPERS
（.NET基礎）@基礎勉強会
名古屋市工業研究所
工学博士・技術士（情報工学）
小川清 @kaizen_nagoya
.NETはMicrosoft社の商標、
TOPPERSはTOPPERSプロジェクトの登録商標で
TOPPERS
プロジェ
クトマス
コットと

2. 構成
序章.MISRA-C/C++はC#への近道
 2章.NETframeworkとアーキテクト
 3章.TOPPERSアーキテクチャ
 4章.NET micro framworkとTOPPERSの
連携
 まとめと今後の課題


3. 序章 MISRA-C/C++はC#への近
道
自己紹介
 今日の目標
 背景
 経緯


4. 自己紹介
名古屋市工業研究所勤務
 TOPPERSプロジェクト理事
 SESSAME/MISRA-C研究会2012準備
会
 岐阜大学非常勤講師
 Proof Café / TAPL勉強会、名古屋ア
ジャイル勉強会、ういろMUG、TeX
ユーザ会参加者


5. 今日の目標
MISRA-C/C++で関数プログラミング
 MISRA-C:2012でC90/C99両対応−＞型の整理
 .NET Frameworkに学ぶ組込のアーキテク
チャ

◦ C#技術者に組込への道を
.NET micro FrameWorkとTOPPERSを連携す
る活動
 .NET (micro) Frameworkのスレッドまわりの
勉強会を検討


6. .NET microFrameWork経緯






CQ出版の付録基板に関本 健太郎さんが移植
した.NET micro FrameWorkをどう使うかの
演習付きセミナを2013年6月松浦光洋さんを
講師に名古屋市工業研究所で開催
SWESTで松浦光洋さんを講師に.NET micro
FrameWorkのセミナ
ETロボコンで太田さんと審査員席で歓談
OSC東京2013/fallで日高亜友さんと情報交換
ET2013 TOPPERSブースで関本健太郎さん
と情報交換
来年、.NET FrameWorkと.NET micro
Frmeworkについての演習付きセミナを企画中

7. TOPPERSアプリケーション開
発・アイデアコンテスト2013

アプリケーション開発部門
◦ 銀賞：TOPPERS RealtimeSystem Sample（RSS）
LPCXpresso GPS Clock 中村晋一郎
◦ 銅賞：Toppers_JSPとScicos_labによる組込みメカ
トロニクス制御シミュレーション塩出武
◦ 銅賞：lwIPの移植 松浦光洋

活用アイデア部門
◦ 銀賞：.NET micro FrameWorkfor TOPPERS株式会
社デバイスドライバーズ 日高亜友
◦ 銅賞：uIPによる WEBサーバの開発 今西孝也（高
知県工業技術センター）

8. 背景

名古屋市工業研究所でソフ
トウェアについて約30年取
り組んで来た成果をまと
め、次の世代に引き継ぐ
◦ MS-DOS版VZエディタ
◦ C言語、C++言語の部分集合
(MISRA-C)

TOPPERSプロジェクトが
10年経った。次の10年に
何をするとよいか。

9. プログラミング言語経緯
電総研の研究生OBJシンタッ
クスチェッカ作成
 C言語教育

◦ Cコンパイラ作成を題材
◦ The C Puzzle Bookを題材
SESSAME/MISRA-C研究会
 Event-B, Uppaal, SPIN,Alloyのセミナ実施
 Coqの勉強会Proof Café参加, TAPL勉強会
参加


10. MISRA-C 履歴
MISRA C:第一版, 1998 C90対応
 MISRA C:第二版, 2004, C90対応
 MISRA Autocode, 2007/2009
 MISRA C++ Guidelines for the use of
the C++ language in critical systems:
2008
 MISRA C:第三版, 2012, C90/C99
base


11. MISRA Autocode






MISRA AC INT: Introduction to the MISRA guidelines for the use of
automatic code generation in automotive systems,2007.
MISRA AC TL: Modelling style guidelines for the application of
TargetLink in the context of automatic code generation, November
2007.
MISRA AC AGC: Guidelines for the application of MISRA-C:2004
in the context of automatic code generation,November2007.
MISRA AC GMG: Generic modelling design and style
guidelines, May 2009.
MISRA AC SLSF: Modelling design and style guidelines for the
application of Simulink and Stateflow, May 2009.
模擬試験の浮動小数点を自動生成で固定小数点に変換
◦ 誤差・桁落ちを少なくするキャスト
◦ 0割にならないように＝＞この規則ではできない＝＞他の検
証、証明が必要

12. MISRA-C/C++

自動車向け、静的解析可能

異なるCPUで同じ動作(未規定・未定義・処理系定義除外）
◦ 関数プログラミングに近->副作用による値・制御変更小

動的記憶操作無。−＞free無し。ポインタ無し。

暗黙、明示な型変換で設計者の意図を外れない。

例：2012年第三版
◦ 指針1.1,プログラムの出力が依存する処理系定義の動作を文
書化し理解する。
◦ 規則1.3, 未定義又は重大な未規定の動作が発生しない。
◦ 指針4.8, 構造体または共用体へのポインタがコンパイル単位
内で逆参照していない場合，オブジェクトの実装を隠蔽する
とよい。＜例次頁＞

13. 
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


//misrac.h
#ifndef MISRAC_H
#define MISRAC_H
typedefstructOpaqueType * pOpaqueType;
structOpaqueType
{
//実装を記述
};
#endif
指針4.8例:OpaqueType
//Dir.4.8.c
#include "misrac.h”
void f (void)
{
pOpaqueTypepObject;
pObject * GetObject(); //OpaqueTypeobject
UseObject { pObject); // Opaque Type利用
}

14. Essential Type-MISRAC:2012
第二版では潜在型(Underlying type)と呼んでいた
 CPUでレジスタ幅の拡張を想定した型規則?
 CPUでレジスタをbitifieldで処理する際の型?
 演算、関数、マクロで暗黙、明示の型変換を説明
する際の用語

Boolea characte
n
r
singed
unsigned
_Bool
signed char
unsigned char
singed short
unsigned short
singed int
unsigned int
signed long
signed long
unsigned long
unsigned long
char
enum<i>
named
enum
floating
float
double
long
double

15. 潜在型(MISRA-C:2004:C90対応)






型変換起因問題，変数等が適切な型で宣言していない問
題
汎整数拡張の影響がないと仮定した場合の式の型
汎整数拡張がない式の潜在型はC90 で規定する式の型
汎整数拡張が発生する式で汎整数拡張の結果int型となる
演算対象の潜在型は汎整数拡張前の式の型。例：二項演
算子の演算対象switch文の条件を表す括弧内の式の潜在型
は汎整数拡張前の式の型．
汎整数拡張が発生する式の中で式の型が汎整数拡張の影
響を受けない式の潜在型はC90 規定式の型．例：二項演
算子 >，>=， <，<=，==，!= を適用した結果の式の潜在
型はint型
汎整数拡張が発生する式の中で式の型が汎整数拡張の影
響を受ける式の潜在型は汎整数拡張の影響を無視した
型。例：二項演算子 *， /， %， +， -， &，^， | を適用

16. 潜在型(Underlying type) その
２





1) 両演算対象の潜在型が等しい場合は,演算対象の潜在型
2) 両演算対象の潜在型が整数型で大きさが異なる場合
は, 大きい方の演算対象の潜在型
3) 両演算対象の潜在型が整数型で大きさが等しく符号属
性が異なる（一方が符号無し整数型で他方が符号付き整数
型）場合については，符号無しの演算対象の型
4) 一方の演算対象の潜在型が整数型で他方の演算対象の
潜在型が浮動小数点型の場合は，浮動小数点型の演算対象
の潜在型。例：8 ビット符号無し整数型の変数 a と bの間
で加算を行った場合，式「a+ b」の潜在型は，8 ビット符
号無し整数 （式「a + b」の実際の型は，汎整数拡張によ
りint型）
整数定数の潜在型はその定数を表現できる一番小さい型

17. Effective typeと演算子・演算対象
1,制約破壊
4,5,6,(8) 実装定義
7, 未定義動作

18. 2章.NET Frameworkとアーキテク
ト
.NET基礎
 建築におけるアーキテクチャ
 ソフトウェアアーキテクチャ
 マイクロソフト.NET FrameWork
アプリケーションアーキテクチャガイド
2.0


19. .NET基礎
.NET Framework 1.0, 2002
 .NET Framework 2.0, 2005

◦ .net micro framework 対応
.NET Framework 3.0, 2006
 .NET Framework 4.0 2010


20. .net micro Framework基礎
256 KBytes of flash and 64 KBytes of
RAM. I
 a subset of the .NET
 シミュレータデバッグ機能
.net micro frameworkは.NET Frameworkの

.NET基礎は.net
micro framework
部分集合−＞
(最後の行は仮説)

21. .NETMicro Framework for
TOPPERS
©日高亜友

22. アーキテクト

アーキテクトは、アーキテクチャを考
え、設計する人。
◦ アーキテクチャは、建築における構造設計。
◦ ソフトウェアは、構造化プログラミング、抜
き差し可能部品で構造設計。

23. ソフトウェアアーキテクチャ

共通部分
◦
◦
◦
◦

時間：処理時間、通信時間
空間：利用可能なメモリ、外部記憶
論理的正確性
再利用、変換可能性
個別
◦ サーバ・ホスト、センサ、クライアント
◦ 書きやすさ、読みやすさ
◦ アナログ処理の模擬

24. マイクロソフト.NET FrameWork
アプリケーションアーキテクチャガイド2.0
http://www.microsoft.com/jajp/dev/2010/solutions/architecture/default.aspx
 ハードウェア、ソフトウェアの進化に対応できる
 機能要件と品質要件
 再利用性と保守容易性

◦ サービス指向
◦ ユーザ経験の

アーキテクトとして必要な事
◦
◦
◦
◦

どのような仮説を立てましたか。
明示的または黙示的な要件は何ですか。
主なリスクは何ですか。
リスクを軽減するために講じている対策は何ですか。
アーキテクチャ設計が不十分だと起こる事
◦ 動作が不安定

処理時間のばらつき
◦ 運用環境での配置が困難

資源不足
◦ 管理が困難
© MS .NETFW AAG

25. 第3章TOPPERSSのアーキテク
チャ





仮説：割り込み処理モデル
要件：16/32/64bitCPU、
C言語、ログ出力
リスク：時間遅れ、空間逸脱
統合仕様書
◦ 過去の資産の継承
◦ 再利用性
◦ アプリケーションプログラムに問題がある場
合合理的な負担増で救済
 リスク軽減 次表

26. TOPPERSリスク軽減策
種類
リスク軽減策
1.ASPカーネル 割り込み処理モデル対応
2.HRPカーネル メモリ保護機能の追加
オブジェクトアクセス保護機能の追加
ミューテックス機能の追加
オーバランハンドラ機能の追加
3.FMPカーネル 資源確保（マルチコア）
4.PARKカーネ
ル
サービス・システム(OS)状態・時間保護
5. SSPカーネル 複雑さ、空間小
6 ATK2カーネル 自動車用
7. TECS
静的
8. TTSP
試験
9. MISRA-C対応 空間

27. TOPPERSSアーキテクチャ
TECS（TOPPERS Embedded Component
System）仕様

静的生成と結合
◦ 事前配置決定可能
 初期化時間短縮
粒度の小さいコン
ポーネント
 TECSジェネレータ
 mrubyon asp+tecs:
mrubyVMをTECSコ
ンポーネント化
 TOPPERS/ASP+TE
CS:ETロボコンプ
ラットフォーム


28. 第４章.NET FrameWork/.NET
microFrameWorkとの連携
連携の前提
 .NET microFrameWorkにとって
TOPPERSのよいとこ


29. .NET FrameWork/.NET
microFrameWorkとの連携の前提
.NET FrameWorkでそだった技術者
が.NET microFrameWorkを利用
 マイクロソフト.NET FrameWork
アプリケーションアーキテクチャガイ
ド2.0のまとめ方でTOPPERSもまとめ
る
 .NET micro FrameWorkとTOPPERSの
同時構築


30. .NET microFrameWorkにとって
TOPPERSのよいとこ

多くのCPUの移植があり、同等な初期
化を比較可（ASPの例)
◦ V850, H8, SH1/2A/3/4, ARM,CortexM3, RX, microBlaze,M16C/32C, M32R, Nios
 Cortex-M3はStartup.cはASP, SSPほぼ同一

いくつかのコンパイラに対応(ASPの例)
◦ GCC, HEW, NC30(8), RXC, Visual Studio.

31. まとめと今後の展望






MISRA-C/C++は関数プログラミングの入
口
Effective type(Misra-c:2012,C90&C99)と
Undelay type(MISRA-C:2004,C90)の検討
.NETの基礎は.NET micro Frameworkだ
C#技術者も組込へ
の重要性を確認
.NET micro FrameWorkとTOPPERSの連携
でTOPPERSプロジェクトの次のよい10年
を