M2M製品開発におけるmrubyの効果160726
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平成28年7月26日に開催された新世代M2Mコンソーシアム「2016年度第2回情報交換WG」で発表したスライドです。
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- 2. 自己紹介 • 九州工業大学 田中 和明（たなか かずあき） • 組込みシステムに関する教育研究 – プログラミング，データ構造，データベース， Robot Sensor Processing Rubyアソシエーション 福岡県Ruby・コンテンツビジネス振興会議 軽量Rubyフォーラム Rubyビジネス推進協議会
- 3. 研究 • 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を開発中（九州工業大学， SCSK九州，有明高専）
- 5. Rubyの特徴 • 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
- 6. 例 #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
- 7. mrubyが目指すもの • Rubyが持つ「開発しやすさ」を， 組込みソフト開発に利用する（手軽） • 実行に必要な資源を減らす（軽量） • 実装をコンパクトにする（シンプル） • ハードウェアが提供する機能と ソフトウェアロジックを分離する（分か りやすさ）
- 9. 開発の種類 • 新規開発 or ライブラリの利用 ソフトウェア ハードウェア （ターゲットデバイス） ユーザ インターフェース デバイスドライバ アプリケーション ロジック リアルタイム処理 （割り込み） 通常，既存のライブラリが存在する
- 11. mrubyの仕組み • Ruby：インタープリタ型 • mruby：コンパイラ＋VM（仮想計算機） • コンパイラが生成する中間コードは デバイス非依存 • 中間コードをVMが実行する • VMはデバイス依存だが，移植は容易
- 12. mrubyを使った開発 • ターゲットデバイス用のmruby VMを ビルドしておく（初回のみ） • mrubyアプリケーションをVMで動かす mruby VM mrubyアプリケーション
- 13. 得られる効果 • ライブラリ・ドライバを再利用できる – VMの中にライブラリが含まれている – デバイスごとにVMは1つで十分 • ハードとソフトの開発を並行できる – VMがあれば，アプリケーション開発できる • ハードの変更が容易 – mrubyプログラムはデバイス非依存 – ソフトへの影響を少なくできる
- 14. 組込みシステムの開発例 • ハードウェアとソフトウェアを開発する • どちらも新規開発と仮定する • 内容 – ハードウェアの開発 – ソフトウェアの開発 – 動作検証 ハードウェア開発 （ターゲットデバイス） ソフトウェアを開発 動作検証 時間
- 17. mrubyのフィードバック • もっと小さいマイコンで使いたい • 16bit CPU • 省電力 • リアルタイム処理 • マルチスレッド
- 19. mruby/c • mrubyをさらにコンパクトにした実装 • ある程度のリアルタイム性を実現する 実行時に必要なメモリ量 Ruby mruby mruby/c 数MB 400KB < 64KB
- 20. mruby/cの特徴 • 小さい実装 – ワンチップマイコンで動作する （例：Cortex-M3 64KB） • ROM上のプログラムを実行できる • 移植しやすい（C99）
- 21. mruby/cの機能 • 最小限のクラスライブラリ • 複数プログラムの並行実行，優先度付き • C関数の呼び出し • 共有変数（共有メモリ） • （計画中）GC機能
- 22. 性能評価 • Ruby, mruby, mruby/cの実行速度 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Execution time Ruby mruby mruby/c 繰り返し回数 実行時間 [秒]
- 23. mruby/cの適用分野 • イベント処理 – 起動時間が短く，ゆらぎが少ない （ある時間で必ず処理を開始できる） • 並行処理 – 共有メモリを介した協調動作
- 24. DEMO • IDEも開発しています while true do led 1 delay 1000 led 0 delay 1000 end led delay
- 25. 研究紹介 • SenStick – 小型ウェアラブルデバイス 奈良先端科学技術大学院大学と共同開発
- 28. 入手方法 • Github • しまねソフト研究開発センターで 紹介資料を公開しています http://www.s-itoc.jp/ https://github.com/mrubyc/mrubyc
- 29. まとめ （私的な意見ですが） • 今後のM2Mで要求される技術 – デバイスが増加＆通信量が増加 • 軽量な通信 • 省電力