組み込みネット 2004年の技術解説

ROM 8Kバイト,RAM 0.5KバイトにTCP/IPプロトコル・スタックを収める

技術解説:TCP/IPプロトコル・スタックの省メモリ開発事例(後編)12.28

TCP/IPプロトコル・スタックの省メモリ開発事例の後編をお届けする.前編では,ROM 64Kバイト,RAM 8Kバイトの16ビット・マイコンに収まるTCP/IPプロトコル・スタックを作った.今度はそれを,ROM 16Kバイト,RAM 1Kバイトの16ビット・マイコンに搭載する.

ミドルウェアの追加で既存の16ビット・マイコンがネット対応マイコンに変身

技術解説:TCP/IPプロトコル・スタックの省メモリ開発事例(前編)12.16

安価な16ビット・マイコンは機器制御などに広く使われている.そのマイコンにTCP/IPプロトコル・スタックを搭載すれば,マイコンはネットワーク対応マイコンに変身し,ネットワーク経由で機器の情報を取得したり,設定を変更したりすることができる.本稿では,TCP/IPプロトコル・スタックの16ビット・マイコンへの実装について解説する.

電源回路設計の留意点とボード実装時のトラブル対策

技術解説:ネットワーク・プロセッサを使ってネットワーク・ボードを開発する11.16

ここでは,Ethernet MAC(media access control)や暗号処理などの機能を内蔵したネットワーク・プロセッサを利用して,ネットワーク・ボードを開発した事例を紹介する.ネットワーク・プロセッサとしては,米国Intel社の「Intel IXP 425 Network Processor」を利用した.本ボードを設計するにあたって,電源投入/リセット・シーケンスやMII(media independent interface)の誤動作などに留意する必要があった.

つながるワイヤレス通信機器の開発手法(14)

技術解説:ファームを設計するその2―つながるワイヤレス機器の開発手法(14) 10.18

前回は,ワイヤレス通信機器用のファームウェア,特に,通信系ファームウェアの低レベル通信制御,エラー制御,高周波回路の制御の概要と,低レベル通信制御の詳細を説明した.今回は,通信系ファームウェアの機能についてさらに少し突っ込んで説明する.また,ファームウェア開発全般について述べる.

センサ利用のノウハウをファームウェアとして提供

技術解説:センサのためのマイコンを選ぶ―センサ利用のノウハウをファーム化 10.4

本稿では,センサと合わせて使う4ビット・マイコンを利用した温度・湿度計測を解説する.アナログ値をディジタル値に変換する際に,マイコンに内蔵した周波数カウンタを利用しており,消費電力を抑えている.また,サーミスタの抵抗値を計測する際に,測定誤差を排除できるようにくふうしている.

つながるワイヤレス通信機器の開発手法(13)

レポート:ファームウェアを設計する─―つながるワイヤレス機器の開発手法(13) 9.16

ハードウェア(ASIC)の設計が終わると,次はその上で制御を行うためのソフトウェア(ファームウェア)の実装である.ワイヤレス通信機器におけるファームウェアは,通信系とアプリケーション系の二つに大別される.ここでは,ハードウェアに近い部分の通信制御を行う通信系ファームウェアの構成や動作検証などについて説明する.

OSの実装とネットワーク対応機器への応用

技術解説:ソフト・マクロのCPUでLinuxを動かす(後編)9.15

前編では,FPGAベースのボード・コンピュータを設計しました.今回は,このボードにOSとしてLinuxを実装します.組み込み機器のOSとしてLinuxを採用する理由についても説明します.また,ネットワークに対応したLCD表示装置への応用事例を紹介します.

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自分のしごとに合った分業方法とCAD環境を選択する

技術解説:プリント基板設計を始めるにあたっての検討事項8.30

ここでは,回路技術者と基板技術者の分業やCAD環境を立ち上げる際の課題について解説する.分業の方法には,並列分業や直列分業などがある.また,CADツールには回路技術者向きのものとプリント基板技術者向きのものがある.自分のしごとの内容(設計対象,開発期間,リソースなど)を考慮して,これらを選択する必要がある.

FPGAベースのボード・コンピュータを設計する

技術解説:ソフト・マクロのCPUでLinuxを動かす(前編)8.16

筆者らは,FPGAをベースとしたボード・コンピュータを開発しました.開発期間やコストを重視し,量産向けの低価格FPGAを活用しました.ソフト・マクロのCPUである「Micro Blaze」を実装し,OSとしてLinuxを動作させています.今回は,このシステムのハードウェア設計について解説します.ソフト・マクロのCPUの特徴を生かしつつ,Linuxを動作させることを考慮して設計を進めました.

時刻認証と連携可能な通信プロトコルをRFIDタグに応用

技術解説:時刻認証と連携可能な通信プロトコルをRFIDタグに応用7.28

近年,ネットワークにからむトラブルや情報の改ざんなどが問題となっている.こうした中,標準時情報(日本標準時など)を利用してデータの認証を行おうという動きが出てきている.また,BSE(牛海綿状脳症)や鳥インフルエンザといった問題ではトレーサビリティ(流通経路の管理)の重要性が叫ばれているが,ここでも「時刻認証」が一つの解になる.

メカトロ若手技術者,キャリア・パスを考えてスキル・アップを図ろう

技術解説:メカトロ新人技術者,キャリア・パスをイメージしてスキル・アップ6.14

ここでは,メカトロニクス応用製品に組み込むソフトウェアの開発に携わる新人技術者や若手技術者を対象に,今から何をどうやって学び,技術者としての道を踏み出すとよいのかについて解説します.メカトロニクス・ソフトウェアを設計・作成できるようになると,しごとにはまったく不自由しません.そして,意識して自分のスキル・アップを図っていくと,10年目以降の技術者ライフが楽しいものになります.

つながるワイヤレス機器の開発手法(12)

技術解説:ASICを設計する(後編)─―つながるワイヤレス機器の開発手法(12)5.27

第10回と第11回では,主にワイヤレス通信機器の通信にかかわる回路の実装について説明した.今回はCPUと周辺回路のデータのやり取りに必要なレジスタ回路の設計について解説する.レジスタ回路の設計にあたっては,まず使用するCPUのバス・アーキテクチャを理解しておく必要がある.

オープン・ソースの高速シリアル通信プロトコル「SerialLite」

技術解説:オープン・ソースの高速シリアル通信プロトコル「SerialLite」5.19

SerialLiteは,高速2点間データ伝送のための,オープンでコンパクトなシリアル通信プロトコルです.この新しいプロトコルは無償で利用することができます.必須の機能だけに絞り込んだ仕様ですが,スケーラビリティ(拡張性)があり,ほかのシリアル通信プロトコルを補完します.例えば,回路規模,レイテンシ,オーバヘッドを低減します.

つながるワイヤレス機器の開発手法(11)

技術解説:ASICを設計する(中編)─―つながるワイヤレス機器の開発手法(11)4.27

前回は,D-Aコンバータや変調回路など,送信側の実装について説明した.今回は,受信側(復調回路,チャネル・デコーダ)の実装のほか,ワイヤレス通信では特に重要となるエラー訂正回路(符号化/復号化回路),タイミング・リカバリの実装方法を紹介する.

「安全性」と「快適性」を低コストで実現する車載ネットワーク「LIN」

技術解説:「安全性」と「快適性」を低コストで実現する車載ネットワーク「LIN」4.9

自動車および車載システムの開発でもっとも重要な課題は「安全性」である.最近では,事故を回避したり,予知するアクティブ・セーフティといった機能も装備され始めた.また安全性以外にも,環境問題への対策や快適性を実現するためにさまざまな機能が搭載されている.こうした搭載機能の多様化によって,使用されるワイヤの増加という問題が表面化している.

「品質」をつねに念頭に置きながらソフトウェアを開発する

技術解説:「品質」をつねに念頭に置きながらソフトウェアを開発する3.16

ここでは組み込みソフトウェアの品質確保の問題について解説する.組み込みソフトウェアは,エンド・ユーザからの要求だけでなく,システム設計やハードウェア設計の要求も反映させなければならない.そのため,組み込みソフトウェアの開発は複雑になり,そのスケジュールはしばしば遅れがちである.ソフトウェア開発者は,テスト担当者と協力しながら,ソフトウェアの品質をつねに意識して作業を進める必要がある.

つながるワイヤレス機器の開発手法(10)

技術解説:ASICを設計する(前編)――つながるワイヤレス機器の開発手法(10) 3.11

今回から,いよいよLSIの設計に入る.ワイヤレス通信機器向けLSIというと,一般には高周波(RF)LSI,A-Dコンバータ,D-Aコンバータを含むミックスト・シグナルLSI,ディジタル信号を主に取り扱うベースバンドLSIなどに分かれる.また,ワイヤレス通信機器では小型化・軽量化が求められるため,一つのLSIに多くの機能を集積することが少なくない.ここでは,高集積化がもっとも進んでいるベースバンドLSIを中心に,回路やHDL記述の例を交えながら説明する.

TSMCやIBM社などの製造ラインを使い,1/5～1/10の費用でLSIを試作

技術解説:TSMCやIBMなどのラインを使い,1/5～1/10の費用でLSIを試作3.2

ここでは,複数ユーザが1枚のウェハに相乗りしてLSI試作の費用を削減する「マルチプロジェクト・ウェハ方式」のLSI試作サービスについて紹介する.プロセス技術の微細化とともに,LSIの試作にかかる費用が高くなってきている.マルチプロジェクト・ウェハ方式では複数のユーザで費用を分担するため,量産試作の場合と比べて1/5～1/10の費用でLSIを試作できる.

テストの本質を探る

技術解説:テストの本質を探る―30年の歴史を持つ「ソフトウェア工学」の知恵 2.24

ここではテスト(対象物が正しく動作することを確認する作業)の意味や,これまでソフトウェア工学の世界で議論されてきたテストに関する数々の話題を紹介する.主にソフトウェアの例をもとに解説しているが,多くの議論はHDL設計や回路設計,システム設計におけるテスト(検証)と共通している.テストの問題については,ソフトウェア工学から学ぶべきことが多い.

つながるワイヤレス機器の開発手法(9)

技術解説:開発検証環境を整備する―つながるワイヤレス機器の開発手法(9)2.13

今回はワイヤレス通信機器の開発および検証環境について説明する.ほかの電子機器と同じように,ワイヤレス通信機器でもソフトウェアやハードウェアの開発のために,各種の設計支援ツールを用いる.ここでは信号処理システム設計ツールや設計データ管理ツールについて,詳しく紹介する.また,RF回路,アナログ回路からプロトコルを含む検証方法を紹介する.

480Mbps USB 2.0ハイスピード・モードを設計するための基礎知識

技術解説:480Mbps USB 2.0ハイスピード・モードを設計するための基礎知識1.30

ここでは,100Mbpsを超える高速シリアル・インターフェースが台頭した技術的背景と,機器開発者に要求される基本的な知識について解説する.例として,最大データ転送速度が480MbpsのUSB 2.0ハイスピード・モードを取り上げる.仕様書の読みかたや用語,従来のUSB規格との相違点などを説明する.

車載システムにおける高信頼性と電力管理機能の実現

技術解説:車載システムにおける高信頼性と電力管理機能の実現1.15

ここでは車載機器の,特にソフトウェアの面から見た信頼性の向上と電力管理の技術について述べる.ソフトウェアの場合,バグをゼロにすることは不可能に近い.それでもシステムが正常に動作し続けるように設計しなければならない.また,自動車に搭載される電子機器が増えるにしたがって,消費電力についても十分考慮して設計する必要がある.