Osc tokyo20141019-last

OSC2014TOKYO_FALL@Meisei_Univ.
ロケットや自動車にも搭載！！
高品質組込みシステム向けオープン
ソース開発/ TOPPERSプロジェクト
NPO法人TOPPERSプロジェクト
後藤孝一（株式会社ヴィッツ）
岡山直樹（アイシン・コムクルーズ株式会社）
高田正隆・松原豊（名古屋大学）
小川清(名古屋市工業研究所)
堀武司（北海道立工業試験場）
1
TOPPERS公式マスコット
「とぱめ」
2014年10月19日

この資料を御覧いただく前に
• TOPPERSプロジェクトのマスコットキャラクタ「とぱ
め」のある頁は、TOPPERSプロジェクト開発者会議実行
委員会で作成した資料です。
TOPPERS
公式マスコット
「とぱめ」
• 「とぱめ」のいない頁は、講演者の自己紹介、講演者の
組織（TOPPERS会員組織）の紹介およびその地方での
TOPPERS会員の活動の紹介です。
OSC2014Kansai@Kyoto 2

組込みシステムって？
昔は，「機器に組み込む（Embedded）」＋「専用コンピュータ」→組込みシステム
今は，「機器に組み込む」+「汎用コンピュータ」が増加

TOPPERSプロジェクトとは?
TOPPERS = Toyohashi Open Platform for
Embedded and Real-Time Systems
プロジェクトの活動内容
• ITRON仕様の技術開発成果を出発点
• 組込システム構築の基盤となる各種の高品質なオープンソース
ソフトウェアを開発するとともに，その利用技術を提供
組込システム分野において，Linuxのように広く使われる
オープンソースOSの構築を目指す!
プロジェクトの推進主体
• 産学官の団体と個人が参加する産学官民連携プロジェクト
• 2003年9月にNPO法人として組織化
• 以前は，名古屋大学（2002年度までは豊橋技術科学大学）高田
研究室を中心とする任意団体として活動

組込システム応用分野
2012年度組込みシステムにおけるリアルタイムOSの利用動向に関するアンケート調査報告書

組込システム採用プロセッサ

組込システム：プログラムサイズ
2012年
度組込み
システム
における
リアルタ
イムOS
の利用動
向に関す
るアン
ケート調
査報告書

プログラミング言語

組込システム：採用OS

組込システム：オープンソース（1/2）
ハードウェア設計
HW：IP（HDLソースコード）
プログラミング言語
プログラム開発環境

組込みシステム向けオープンソース（2/2）
プログラム実行環境
リアルタイムOS
OS

TOPPERSプロジェクトの狙い
決定版のITRON仕様OSの開発
ほぼ完了
• ITRON仕様がかかえる過剰な重複投資と過剰な多様性の問
題を解決（または軽減）
次世代のリアルタイムOS技術の開発
• 組込みシステムの要求に合致するし，ITRONの良さを継承
する次世代のリアルタイムOS技術を開発
Linuxと類似のOSをもう１つ作っても意味がない!
• オープンソースソフトウェア化により産学官の力を結集
組込みシステム開発技術と開発支援ツールの開発
• 高品質な組込みシステムの効率的な開発を支援
組込みシステム技術者の育成への貢献
• オープンソースソフトウェアを用いた教育コースや教材を
開発し，それを用いた教育の場を提供

TOPPERSプロジェクトの組織と会員
総会
会長，副会長，理事運営委員（21名）
理事会運営委員会
監事事務局
カンファレンス実行委員会
展示会運営委員会
教育WG
TECS WG
中国普及WG
英語化WG
必要なWGを機動的に設置
事務局長
開発者会議実行委員会
韓国普及WG
▶ 団体正会員：95
（企業：94，その他：1）
▶ 個人正会員：8
▶ 準会員（個人）：57
▶ 特別会員：34
（団体：２3，個人：11）
合計会員数：194
（2014年5月1日時点）

TOPPERS新世代カーネル仕様:位置付け
〜ITRON仕様からの発展
大規模化・
複雑化
高性能・省エネルギー
信頼性・
安全性
ASPカーネル
IIMP
HRP
適用範囲
FI4
IDL
JSPカーネル
SMP
FDMP
機能安全
時間保護
メモリ保護
ATK1
保護機能拡張
マルチコア
コンポーネント
動的オブジェクト生成
最小セット
(ssp)
省エネルギー制御
TOPPERS新世代カーネル仕様
拡大
μITRON4.0/PX
μITRON4.0
ITRON仕様
ATK2

TOPPERS新世代カーネル

主な開発成果(1/2)TECS, SafeG, ツール
TECS（TOPPERS組込みコンポーネントシステム）
• 各種のソフトウェアモジュールを部品化し，必要な部品を組
み合わせることによって大規模な組込みソフトウェアを効率
的に構築するための技術（仕様とツール）mrubyと連携
SafeG
• 1つのマイクロプロセッサ上で，汎用OSとRTOSを安全に共存
して動作させるデュアルOSモニタ
TLV（TraceLogVisualizer）
• RTOS等のトレースログを可視化するためのツール
TOPPERS Builder
• Eclipse/CDTを用い，TOPPERSカーネルを用いた開発を支援す
る統合開発環境
• CD-ROMだけで立ち上げられるCD-ROMイメージを用意

主な開発成果(2/2)教材
初級実装セミナー教材
英語版, 中文版も用意
• RTOS上に組込みソフトウェアを構築する手法基礎
中級実装セミナー教材
中文版も用意
• ネットワークプログラミングやシステム設計手法
基礎１実装セミナー教材
• 小規模な組込みシステム開発とRTOS基礎
基礎２実装セミナー教材
• RTOSの解説とサービスコール実装体験
基礎３実装セミナー教材
• RTOSを用いた組込みプラットフォーム構築手法
独立の教育コンテンツ
• TOPPERS版鹿威し，TOPPERS二足歩行ロボット教材
• ETロボコン(LEGO Mindstorm)向けTOPPERS
活用セミナー教材

主な利用事例(1/2)
コンシューマ機器への組み込み事例
PM-A970 (エプソン)
DO!KARAOKE
（松下電器産業）
GT-541 (ブラザー工業)
945SH
（シャープ）
IPSiO GX e3300 (リコー) UA-101 (Roland)

主な利用事例(2/2)
産業機器等への組み込み事例
キザシ(スズキ)
ASTRO-H (JAXA)
＜開発中＞
アーク溶接機
DP-350
(ダイヘン)
マイクロプレート
分析装置AP-X
(協和メデックス)
NC装置OSP-P200
H-IIB（JAXA) (オークマ)

TOPPERS宇宙へ飛び立つ！
•TOPPERS/HRPカーネルを用いた誘導制御計算機等
を搭載したH-IIBロケット。
• 2012年7月21日種子島宇宙センターから打ち上げ成功
撮影：高田広章

TOPPERSライセンス
TOPPERSプロジェクトで独自に開発したソフトウェアには，
独自のライセンス条件を設定
基本的な考え方
• 組込みシステムの事情を考慮。GNU GPLやBSD
ライセンスより自由に使えるライセンス条件
• 成果をアピールすることが開発資金獲得に繋がる。どこで
どう使われているかをなるべく知りたい
ライセンスの内容
• 派生物をオープンする義務は課さない．
派生物を販売するビジネス可能
• 機器に組み込んで使用する場合の実質的な義務は，
利用したことを報告することのみ.
レポートウェア

TOPPERSライセンス(文面)
22
<ソフトウェアの名称>
Copyright (C) <開発年> by <著作権者1>
Copyright (C) <開発年> by <著作権者2>
...
上記著作権者は，以下の(1)〜(4) の条件を満たす場合に限り，本ソフトウェア（本ソフトウェアを改変したもの
を含む．以下同じ）を使用・複製・改変・再配布（以下，利用と呼ぶ）することを無償で許諾する．
(1) 本ソフトウェアをソースコードの形で利用する場合には，上記の著作権表示，この利用条件および下記の
無保証規定が，そのままの形でソースコード中に含まれていること．
(2) 本ソフトウェアを，ライブラリ形式など，他のソフトウェア開発に使用できる形で再配布する場合には，再配布
に伴うドキュメント（利用者マニュアルなど）に，上記の著作権表示，この利用条件および下記の無保証規
定を掲載すること．
(3) 本ソフトウェアを，機器に組み込むなど，他のソフトウェア開発に使用できない形で再配布する場合には，
次のいずれかの条件を満たすこと．
(a) 再配布に伴うドキュメント（利用者マニュアルなど）に，上記の著作権表示，この利用条件および下記の無
保証規定を掲載すること．
(b) 再配布の形態を，別に定める方法によって，TOPPERSプロジェクトに報告すること．
(4) 本ソフトウェアの利用により直接的または間接的に生じるいかなる損害からも，上記著作権者および
TOPPERSプロジェクトを免責すること．また，本ソフトウェアのユーザまたはエンドユーザからのいかなる理
由に基づく請求からも，上記著作権者およびTOPPERSプロジェクトを免責すること．
OSC2014Kansai@Kyoto

TOPPERSプロジェクト重点テーマ
次世代リアルタイムカーネル技術
! 高信頼性・安全性・リアルタイム性を追求
• TOPPERS新世代カーネル（ITRON仕様からの発展）
• 次世代車載システム向けRTOS（AUTOSAR仕様をベース）
ソフトウェア部品化技術，セキュリティ向上技術
• TECS（TOPPERS組込みコンポーネントシステム）
• SafeG（高信頼組込みシステム向けデュアルOSモニタ）
組込みシステム向けプラットフォームと開発支援ツール
• 開発支援ツール（シミュレータ，可視化ツール）
• 宇宙機向けソフトウェアプラットフォーム（SpaceWire OS）
技術者育成のための教材開発
• プラットフォーム技術者育成のための教材
• ETロボコン向けプラットフォームと教材の提供

オープンソース発展の方向性
ビジネスの活性化重視
• プロジェクト関連のビジネスを活性化させ，参加企業の研
究開発投資を引き出すことが極めて重要
何でもオープンにすればよいというものではない!
• 組込みシステム分野では，オープンソースソフトウェアを
ベースにしたビジネスモデルが成立しやすい条件
国際展開・普及への取組み
• 欧米よりもアジア地域への展開を重視
• 中国普及のために「中国普及WG」を設置
• 韓国普及のために「韓国普及WG」を設置
• ドキュメント等の英語化のために「英語化WG」を設置
テーマ間の優先順位
• 積極的に取り組む会員がいるテーマから順に取り組む

TOPPERS開発者会議とは？
• TOPPERSプロジェクト開発成果物の開発、利用に携わる
会員が集まり、1泊2日合宿形式で集中的に議論、開発
する会議
• ２００５年から、年1、２回開催
• ２０１３年から、非会員参加可能！
主な目的
• TOPPERS新世代カーネル統合仕様の検討やレビュー
• 開発成果物の仕様、実装に関する、開発者間の意見交換
• 開発テーマ、ロードマップなどプロジェクトの方向性の検討
• 会員への開発成果物の紹介
企画・運営：開発者会議実行委員会
• 2011年4月組織化
• 実行委員7名（2014年5月現在）
• 毎月ミーティングを開催（WebEx、skype等による参加可）

ゲストトーク2012「mruby とTOPPERS」
26
mrubyの概要と開発状況をご紹介
今後の展望やTOPPERSとの連携方法を議論
軽量Rubyフォーラム準備委員会:田中和明氏（左）三牧弘司氏（中）
OSC2014Kansai@Kyoto

ゲストトーク2013「ECHONET Lite仕様の概要」
27
ECHONET Lite仕様の概要とミドルウェア実装における
課題をご紹介、今後の展望やTOPPERSとの連携方法を議論
神奈川工科大学：杉村博氏（左）
同スマートハウス研究センター：三浦翔氏（右）
OSC2014Kansai@Kyoto

開発者会議：議論の様子
↑さまざまな分野の技術
者の意見を踏まえ、仕様
や実装の細かな部分まで
議論できる
←↑議論する
テーマごとに
別れて、並列
に議論する

開発者会議：開催レポート
29
• TOPPERS開発者会議の開催レポート配布中
• 議論の内容、結果を分かりやすく解説
• ECHONET LiteのSDKで家電操作を体験
• 機能安全実現にパーティショニング機能活用
• TOPPERS統合仕様書DITA化で利便性向上
• 次世代リアルタイムカーネルの検討を開始
• オープンソースAUTOSARアプリ開発が可能！
• ハッカソンで集中開発
• 累計500以上のダウンロード
どなたでも、ウェブサイトからダウンロードしてご覧頂けます
http://toppers.jp/events_members.html#dev
OSC2014Kansai@Kyoto

第15回TOPPERS開発者会議:概要
日時:2014年10月5日(日), 6日(月)
会場:リゾーピア熱海（静岡県熱海市）
主な対象
• TOPPERSプロジェクトの開発成果物の開発や利用を実施、検討し
ている方。最新のRTOS，組込みシステム技術に興味がある方
• 話題
• 「μT-Kernel 2.0仕様について」越塚登氏(東京大学)
• 「KOZOSの活動紹介」坂井弘亮氏(KOZOS)
• 「Space Wire ミドルウェア」高田光隆氏(名古屋大学)
• 「ECHONET Lite ミドルウェア」長島宏明氏(コアーズ株式会社)
• 「TOPPERS第３世代カーネル（時刻同期，ティックレスタイマ
等）」高田広章氏(名古屋大学)
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→非会員でも参加可能！
OSC2014Kansai@Kyoto

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
優秀なものに学生賞（賞金1万円）を授与します
さらに詳しい内容、FAQ等は以下のページで公開！
http://www.toppers.jp/contest.html
CQ出版賞も
ご用意して
おります
31
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

第3回(2013)受賞作品2014年はETで発表
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！
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)

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！！

TOPPERSプロジェクト:Facebookページ
34
2011年5月試験運用開始。20141018現在439「いいね！」
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
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
OSC2014Kansai@Kyoto

成果物利用とプロジェクト参加のお誘い
• 開発成果物はウェブサイトから自由にダウンロード
できますので，ぜひご利用ください
• プロジェクトの活動に参加したい方/活動を支援して
頂ける方は，ぜひプロジェクトにご入会ください
… High Quality Open Source
インダストリアルコントロールの新しいスタンダードへ
TOPPERSプロジェクトは，組込みシステム開発に有用な
高品質なオープンソースソフトウェアと教材を開発し，
組込みシステム開発に新しい標準を提案
http://www.toppers.jp/

関東地方の会員
•会員
• （株）エーアイコーポ
レーション
• （株）リコー画像シス
テム開発本部第三設計
センター
• はじめ数十社
•特別会員
• 創価大学工学部伊与田
研究室
• 東京都市大学計算機ソ
フトウェア研究室
• （独）産業技術総合研究
所知能システム研究部門
• 湖南大学組込みシステム
及びネットワーク研究室
http://www.toppers.jp/

まとめ
組込みシステム向けのオープンソース
• 「機器に組み込まれる」＋「専用」だけでなく，
「機器に組み込まれる」＋「汎用」が増加
TOPPERSプロジェクト
• 「機器に組み込まれる専用コンピュータ」を主な対象とした
ソフトウェアプラットフォーム開発
• RTOS，ミドルウェア（通信，USBスタック，ファイルシステム等），
開発環境，教材等をオープンソースとして公開
展示しているデモ
• レゴマインドストームEV3 倒立ロボット(mruby連携版あり□)
• TOPPERS初級教材のボード，テキスト
• 車載用組込みOS開発ボード
是非、3F305ブースに遊びにきてください！

展示の目玉１
• Lego mindstorm EV3による倒立振子
• ちょっと押しただけなら立ったまま
• TOPPERS/HRP2を実装

展示目玉2
• サクラボードに周辺回路を足して教材に

展示の目玉3:創価大学伊与田研究室

Embedded Technology 2014 / 組込み総合技術展
• 会期2014年11月19日(水)～21日(金)10:00～17:00ただし(木)18:00まで
• 会場パシフィコ横浜
• 主催一般社団法人組込みシステム技術協会
• 11/21

組込みシステム技術サマーワークショップ
• Summer Workshop on Embedded System Technologies
(SWEST)
• 開催日程：2015年も開催予定2014年は８月下記で開催
• 開催場所：下呂温泉水明館（岐阜県下呂市）日本三大名泉
の駅前名門旅館
• TOPPERSプロジェクト協賛
• 合宿形式の議論(開発者会議の拡大版みたいな）
• TOPPERS関連のセッション,ポスタあり
• LED-Campの報告あり
• http://swest.toppers.jp

自己紹介小川清
•技術士（情報工学）工学博士・岐阜大学非常勤講師
•MinixのPC-98版の手引作成
•VZエディタ(アセンブラ製)のN5200版の移植担当
•MISRA-C研究会
•ISO/IEC15504Process assessment part2,6,9 co-editor
•端末間経路選択のための片方向遅延差測定方式
•JAXA/IPA WOCSプログラム委員長
•IPAソフトウェアプロセス改善連携委員
•TOPPERSプロジェクト理事
•@kaizen_nagoya (please follow me)

他己紹介
•KOZOS
• TOPPERS開発者会議で講演していただいた。OS自作入門とアセンブ
ラ短歌、バイナリ歌留多などの紹介
• 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・アイデアコンテスト2013に応募いただいた
• Metasepi Project
• Metasepi作戦会議– ATS言語を使った関数型マイコンプログラミン
グ：講師：岡部究（Japan ATS User Group 会長）
• OSC KansaiでSDカード借りた。WOCSで発表してもらった。
• Sakuraボード
• NCESの教材で採用
• ラズベリーパイ
• TOPPERS/ssp移植報告：カーネルソース勉強会10/22で

ラズベリーパイ移植報告・移植の仕方
• 10/22 Google ハングアウトで遠隔参加可能（約２０人）
• 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）
• 正式名：TOPPERS/sspカーネルソース勉強会
• 主催：名古屋市工業研究所（TOPPERS特別会員）
• 参加:無料
• 毎月原則第四水曜日（2014年4月開始
（8/20,9/24,10/22,11/26,12/24)
• GoogleハングアウトのURLはfacebook, partake, twitter
@kaizen_nagoyaで通知
• 今回参加できない人も翌月以降の参加者による復習予定

WOCS(JAXA/IPA) 開催案内
• 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
• 主催（共催）
（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
• TOPPERSプロジェクト協賛
• 一般講演発表日：2014年1月21日水曜日(予定)
• 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。

非公認NCES（会員）キャラクター「時実エリカ」
TOPPERSやNCESの活動紹介！
「Erica Tokizane」検索！

TOPPERS/sspカーネルソース勉強会
• 名古屋市工業研究所（特別会員）主催、参加無料
• 毎月原則第四水曜日（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セッション：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）ほぼ全員短時間（80分）で構築

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