TOPPERSプロジェクト最新状況

TOPPERSプロジェクト	
プレス発表会	

TOPPERSプロジェクトの最新状況と本⽇日の発表内容について
2013年年5⽉月8⽇日

⾼高⽥田  広章NPO法⼈人  TOPPERSプロジェクト  会⻑⾧長名古屋⼤大学  ⼤大学院情報科学研究科  教授
附属組込みシステム研究センター⻑⾧長

Email:  hiro@ertl.jp      URL:  http://www.ertl.jp/~∼hiro/
Hiroaki  Takada

1TOPPERSプロジェクト最新状況

⽬目次
TOPPERSプロジェクトの概要▶ プロジェクトの組織と会員，プロジェクトの狙い▶ 主な開発成果，主な利用事例▶ 重点的取り組みテーマ

本日の発表項目▶ マルチコアに対応した車載システム向けRTOSの一般公開について	
▶ エレクトロビット社のAUTOSARプラットフォームとATK2の統合に成功	
TOPPERSプロジェクトの最新の活動状況▶ 軽量Ruby（mRuby）フォーラムとの連携▶ ECHONET Lite規格に対応する通信ミドルウェアの開発
Hiroaki  Takada

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TOPPERSプロジェクト最新状況

TOPPERSプロジェクトの概要

Hiroaki  Takada

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TOPPERSプロジェクト最新状況

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として，組込み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
組込み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▶ それ以前は，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	
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TOPPERSプロジェクトの組織と会員
会長，副会長，理事	 運営委員（21名）	

理事会	

総会	
監事	

運営委員会	

事務局	事務局長	カンファレンス実行委員会	
展示会運営委員会	
開発者会議実行委員会	

▶ 団体正会員：９２	
（企業：９１，その他：１）	

▶ 個人正会員：９	▶ 準会員（個人）：６０	
▶ 特別会員：３３	
（団体：２２，個人：１１）			
合計会員数：２００	
（２０１３年５月１日時点）	

教育WG	
TECS WG	
中国普及WG	
韓国普及WG	
英語化WG	
必要なWGを機動的に設置	

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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
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主な開発成果  (第1世代カーネル)TOPPERS/JSPカーネル 最初の開発成果▶ µITRON4.0仕様のスタンダードプロファイルに準拠したリ
アルタイムカーネル
TOPPERS/FI4カーネル IPA▶ µITRON4.0仕様のすべての機能を持つよう拡張
TOPPERS/ATK1（Automotiveカーネル バージョン1）▶ 自動車制御システム分野での国際標準であるOSEK/VDX OS仕様に準拠したリアルタイムカーネル
TOPPERS/FDMPカーネル IPA▶ 機能分散マルチプロセッサ向けのリアルタイムカーネル
TOPPERS/HRPカーネル JAXAと共同開発▶ メモリ保護機能などの高信頼システム向けの機能を追加▶ JAXAが検証を実施	
Hiroaki  Takada

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主な開発成果  (新世代カーネル)

TOPPERS/ASPカーネル 新世代カーネルの出発点▶ JSPカーネルに対して，信頼性・安全性・ソフトウェアポータ
ビリティ向上のための各種の拡張・改良▶ 拡張パッケージにより，オブジェクトの動的生成をサポート
TOPPERS/FMPカーネル▶ ASPカーネルをマルチコアプロセッサ向けに拡張
TOPPERS/HRP2カーネル▶ ASPカーネルにメモリ保護機能などを追加
TOPPERS/SSPカーネル
公募型事業▶ 機能を最小限に絞り込んだリアルタイムカーネル
TOPPERS新世代カーネル統合仕様書
TOPPERSテストスイートパッケージ（TTSP）▶ TOPPERS新世代カーネル用のテストスイート

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主な開発成果  (ミドルウェア)
TINET 経済産業省省  地域コンソ▶ ITRON TCP/IP API仕様に準拠したコンパクトなTCP/IPプ
ロトコルスタック▶ IPv4とIPv6の両方に対応
FatFs for TOPPERS▶ FAT12/16/32に対応したファイルシステム
CAN/LINミドルウェアパッケージ 経済産業省省  地域コンソ▶ CANとLIN向けの通信ミドルウェア
RLL（Remote Link Loader） IPA
DLM（Dynamic Loading Manager）▶ いずれも，モジュールの動的なローディングを行うためのミドルウェア．実現アプローチが異なる	
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Hiroaki  Takada

TOPPERSプロジェクト最新状況

主な開発成果  (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）
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	
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主な開発成果  (教育コンテンツ)
初級実装セミナーの教材 英語版,  中⽂文版も⽤用意▶ RTOS上に組込みソフトウェアを構築する手法の基礎を，実習を通して学習するセミナーの教材
中級実装セミナーの教材 中⽂文版も⽤用意▶ ネットワークプログラミングやシステム設計手法を学習
基礎１実装セミナーの教材▶ 小規模な組込みシステム開発とRTOSの基礎を学習
基礎２実装セミナーの教材▶ RTOSの解説とサービスコールの実装体験を行う
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▶ 組込み技術者向けTECS教育教材▶ ETロボコン向けTOPPERS活用セミナー教材	
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開発成果物の主な利利⽤用事例例
コンシューマ機器への組み込み事例	

PM-A970 (エプソン)	

IPSiO GX e3300 (リコー)	
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945SH	
（シャープ）	

DO!KARAOKE	（松下電器産業）	

UA-101 (Roland)	

XW-P1 (カシオ)	
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産業機器等への組み込み事例	

アーク溶接機DP-350(ダイヘン)	

キザシ (スズキ)	

分光測色計 CM-3700A	
(コニカミノルタ)	

H-IIB（JAXA)	

ASTRO-H (JAXA)	
＜開発中＞	

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HDDデュプリケータ
Demi XG3031 (YEC)	

NC装置 OSP-P200(オークマ)	
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マルチコアに対応した⾞車車載システム向け
RTOSの⼀一般公開についてHiroaki  Takada

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配布開始するソフトウェアとドキュメント
TOPPERS/ATK2カーネルのマルチコア対応版▶ AUTOSAR OS仕様のSC1（基本機能）のフルセットおよびSC3（メモリ保護拡張）のサブセットのマルチコア対応に相当する機能を持つRTOS▶ RTOS用のコンフィギュレーションツール
▶ マルチコア対応のプロセッサは，現時点ではNios II（アルテラ社のFPGA上で動作するソフトコアプロセッサ）のみ▶ 他のプロセッサへのポーティングが進行中
次世代車載システム向けRTOS外部仕様書（マルチコア対応）▶ AUTOSAR OS仕様（リリース4.0.3）をベースに，同仕様の不都合と考えられる点の修正や，曖昧な点の明確化などを行ったRTOSの外部仕様書
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TOPPERS/ATK2
TOPPERS/ATK2とは？
▶ AUTOSAR OS仕様をベースに開発した次世代の車載システム向けのリアルタイムOS（RTOS）
開発の経緯▶ 名古屋大学 組込みシステム研究センター（NCES）が中心となり，複数の企業と共同で実施している「次世代車載システム向けRTOSの仕様検討及び開発に関するコンソー
シアム型共同研究」により開発配布・利用の現状▶ 2013年1月より，AUTOSAR OS仕様のSC1（基本機能）のフルセットおよびSC3（メモリ保護拡張）のサブセットに相当する機能を持つ版を，TOPPERSプロジェクトからオープンソースソフトウェアとして配布中▶ 複数の自動車部品メーカが採用を検討中
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次世代⾞車車載システム向けRTOS外部仕様書
独自の外部仕様書の必要性と作成方針▶ AUTOSAR OS仕様書は，OSEK/VDX OS仕様書との差分のみを記述してある▶ ATK2の仕様をAUTOSAR OS仕様との差分で記述す
ると，差分の差分に（読解困難に）▶ 両仕様を統合したものを，著作権の問題がないように書き直し，さらに独自仕様を追加した仕様書を作成
今回の改訂内容▶ AUTOSAR OS仕様のマルチコア対応仕様（AUTOSARリリース4.0.3からOS仕様書に取り込まれた）を取り込んだ
要求タグによるトレーサビリティの確保▶ 要求タグにより仕様がどこから来た仕様かを追跡可能に
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外部仕様書と設計書の要求タグの数
仕様種別	

外部仕様書(470ページ)		

（2013年5月現在）	

件数	

COS	

427

OS	575

OSa	

150

NOS	

735

IOS	

206

合計	

2,093

▶ COSxxx … OSEK/VDX OS仕様からきた規定▶ OSxxx，OSaxxx … AUTOSAR OS仕様からきた規定• OSaxxx … AUTOSAR OS仕様にない要求タグ（抜けている）▶ NOSxxx … NCES独自の規定▶ IOSxxx … ATK2の実装規定
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次世代⾞車車載システム向けRTOSに関するコンソーシアム
プロジェクトの位置付け▶ 名古屋大学 組込みシステム研究センター（NCES）が設定した研究開発テーマに，複数の企業の参加を得て研究・開発を進めるコンソーシアム型共同研究（ATK2コンソ）▶ 2011年度〜2013年度の3年計画で実施中研究開発の内容▶ 次世代の車載組込みシステム向けのRTOS仕様の策定▶ AUTOSAR OS仕様をベースに，問題点を修正▶ 策定した仕様に基づいたRTOSの実装▶ トレーサビリティの取れたRTOSの設計書も作成▶ RTOS上で動作する通信スタック（COM等）とRTE（Runtime Environment）ジェネレータの開発▶ RTOSと通信スタックの検証スイートの開発	
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研究開発成果の取扱い▶ 開発したRTOS，通信スタック，RTEジェネレータは，開発終了後，オープンソースソフトウェアとして一般公開▶ 開発終了から1年遅らせるのはやめることに▶ 検証スイートと設計書は，コンソーシアム参加企業は自由に使用できる．参加企業以外には有償でライセンス参加企業▶ （株）豊田自動織機 	
▶ （株）ヴィッツ	
▶ 日本電気通信システム（株）〔2012▶ （株）永和システム年度まで〕 	
マネジメント▶ パナソニック アドバンストテクノロ▶ （株）OTSL	
ジー（株）	
▶ （株）サニー技研	
▶ 富士通VLSI（株）〔2012 年度まで〕 	
▶ （株）デンソー	
▶ 富士ソフト（株）	
▶ （株）東芝▶ ルネサス エレクトロニクス（株）▶ トヨタ自動車（株）
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AKTSP  (Automotive  Kernel  Test  Suite  Package)
AKTSPとは？
▶ AUTOSAR OS仕様に準拠したRTOSのテストスイート▶ ATK2以外のOSにも適用できるように，テストパターンに仕様の要求タグをつけ，それにより実施するテストを選択可能に
AKTSPの技術▶ TOPPERS新世代カーネル向けのTTSP（TOPPERS TestSuite Package）の技術を，AUTOSAR OS仕様に適用し，さらに発展させた▶ 独自ツール（Automotive Kernel Test Generator）により，テストシナリオ（前条件，テスト対象の処理，後条件の記述）からテストプログラムを生成▶ TTSPでは手作業で行っていたテストパターンの組み合わせの生成を，ツール（PictMaster）を使って自動化
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AKTSPによるテスト件数（2013年5月現在）	

SC1

システムサービステスト	
エラー処理
不正終了	
テスト	
スタックモ
ニタリング	
保護違反時 CPU例外	処理テスト	 メモリ保護	
タスク強制終了	
IOCテスト	合計	
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SC3FL2

シングル マルチコア シングル マルチコア
コア追加分
コア
追加分
6,841
23,30337,71782,862
3,839

29,093

240

790

62

148
42,648
1,655

10,9823,710	
27,013 112,051

11,736
94,59822

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ATK2の今後の開発計画
ATK2コンソの開発目標（2013年度末まで）▶ 次世代車載システム向けRTOS外部仕様書	
▶ RTOSの実装（ATK2）▶ SC1 … SC1（基本機能）のフルセット相当の機能▶ SC3FL2 … SC3（メモリ保護拡張）のサブセット（機能レベル2）相当の機能▶ SC1-MC … SC1のマルチコア対応▶ SC3FL2-MC … SC3LF2のマルチコア対応▶ RTOSの設計書▶ 外部仕様書からのトレーサビリティが取れたもの▶ RTOSの検証スイート（AKTSP）▶ 開発したRTOSの機能範囲に対応▶ 外部仕様書からのトレーサビリティが取れたもの
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ATK2コンソの開発目標（2013年度末まで） − 続き
▶ 通信スタック（COM，CANIF）▶ AUTOSAR COM仕様，CAN Interface（CANIF）仕様をサブセット化した通信スタック▶ 通信スタックの検証スイート▶ AUTOSARのコンフォーマンステストを実行できる環境▶ RTEジェネレータ
▶ 開発したRTOSと通信スタックの範囲に限定したもの▶ デモアプリケーション
その他の開発計画▶ 各種のプロセッサへのポーティング
その先の計画▶ 2014年度以降の活動スキームを検討中
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エレクトロビット社のAUTOSARプラットフォームとATK2の統合に成功

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TOPPERSプロジェクト最新状況

成果の概要
実施した開発内容▶ TOPPERS/ATK2上で，エレクトロビット社のAUTOSAR プ

ラットフォームEB tresos AutoCoreを動作させる開発を行い，基本動作を確認▶ 言い換えると，EB tresos AutoCore中のOS部分を，ATK2に置き換えた実施体制▶ 名古屋大学 大学院情報科学研究科 附属組込みシステム研究センター（NCES）とエレクトロビット日本株式会社（EB Japan）の協力により実施▶ 統合の実作業は，EB Japanが担当▶ NCESは，ATK2を使うための技術支援	
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組込みシステム開発技術概論論

AUTOSARプラットフォームの全貌
page id: 94ju4BSW（Basic SoftWare）層の構成	
Architecture – Overview of Software Layers
Detailed view
▶ 4つの機能グループ（システム，メモリ，通信，I/O）のサービスが，それぞれ3つの階層（サービス層，ECU抽象化層，
The Basic Software Layers are further divided into functional groups. Examples of Servicesare System, Memory and Communication Services.
マイクロコントローラ抽象化層（MCAL））で構成	
Application Layer

Runtime Environment
System Services

Memory Services

Communication Services

Onboard Device
Abstraction

Memory Hardware
Abstraction

Communication
Hardware Abstraction

Microcontroller Drivers

Memory Drivers

Communication Drivers

I/O Hardware Abstraction

Complex
Drivers

I/O Drivers

Microcontroller- AUTOSAR
ConfidentialSoftware
AUTOSAR
LayeredArchitecture 3.0.0より	
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Hiroaki  Takada

Document ID 053 : AUTOSAR_EXP_LayeredSoftwareArchitecture27

組込みシステム開発技術概論論

System Servicesを構成するモジュール	▶ AUTOSAR OS（構成図で下まで突き抜けているのがOS）▶ ECU State Manager（EcuM）▶ Basic Software Mode Manager（BswM）▶ Communication Manager（ComM）▶ Watchdog Manager（WdgM）▶ Time Service（TM）▶ Synchronized Time-Base Manager（StbM）▶ Crypto Service Manager（CsM）▶ Diagnostic Log and Trace（Dlt）▶ Development Error Tracer（Det）▶ Function Inhibition Manager（FiM）▶ Diagnostic Event Manager（Dem）
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page id: ppopp

Architecture– Content of Software Layers
組込みシステム開発技術概論論
Communication Stack – CAN

CANのための通信スタックを構成するモジュール
Example:▶ AUTOSAR COM

Communication Services
Generic NM
Interface

Debugging▶ CAN NM

DiagnosticCom.
Manager▶ Generic NM Interface

AUTOSARCOMCANStateManager

PDU Router
IPDUMultiplexer▶ CAN State Manager▶ PDU Router

The CAN Cfor vehic
system C
Task:
 Provide
protocolCAN NMCAN Transport
ProtocolJ1939 Transport
ProtocolCommunication Hardware Abstraction▶ IPDU Multiplexer

CAN Interface▶ CAN Transport Protocol

CAN Transceiver
Driver▶ CAN Interface

Driver for ext.
CAN ASIC

I/O Drivers▶ CAN Transceiver Driver

DIO Driver▶ CAN DriverµCなど	

Please Not
 There arwhich ca
J1939Tp
 Canon - J1
J19

Communication Drivers
SPIHandler
DriverSPICAN Driver

CAN

External
CAN Controller

AUTOSAR Layered Software Architecture 3.0.0より	
- AUTOSAR Confidential

Hiroaki  Takada

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Document ID 053 : AUTOSAR_EXP_Layered

TOPPERSプロジェクト最新状況

エレクトロビットとTOPPERSプロジェクト
エレクトロビット▶ 車載組込みソフトウェアソリューションの最有力サプライヤの1つ▶ AUTOSARプラットフォームの全体を製品として提供▶ EB tresos AutoCore
TOPPERSプロジェクトとの関係▶ AUTOSAR OS仕様準拠のRTOSを提供．通信スタック，RTEジェネレータも提供の計画
部分的には競争相手の関係
双方にメリットのある協力関係を構築▶ RTOSにはATK2を使いたいが，他のBSWモジュールも必要とするユーザに，EB trasos AutoCoreと組み合わせて使用するという選択肢を提供	
Hiroaki  Takada

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TOPPERSプロジェクト最新状況

TOPPERSプロジェクトの最新の活動状況

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TOPPERSプロジェクト最新状況

重点的に取り組んでいるテーマ
次世代の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▶ TECS（TOPPERS組込みコンポーネントシステム）
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▶ 各種のミドルウェアや仮想化技術▶ 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
技術者育成のための教材開発▶ プラットフォーム技術者の育成▶ ETロボコン向けプラットフォームと教材の提供
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TOPPERSプロジェクト最新状況

次の10年年を⾒見見据えた活動指針  (2011年年度度に策定)  Smart Futureのための組込みシステム技術▶ 組込みシステム技術を，持続可能なスマート社会の実現（Smart Future）のための重要な要素技術の１つと位置づけ，その研究開発と普及に取り組む▶ それに向けての研究開発課題▶ Safety & Security	
▶ Ecology（高エネルギー効率）▶ Connectivity
コンソーシアムによるオープンソースソフトウェア開発	
▶ 同じ技術に関心を持つプロジェクトメンバによりコンソーシ
アムを結成し，複数組織の協力によりソフトウェアを開発▶ 開発したソフトウェアは，TOPPERSプロジェクトからオープンソースソフトウェアとして公開	Hiroaki  Takada

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軽量量Ruby  (mRuby)  フォーラムとの連携
軽量Ruby▶ Rubyを組込み開発に適用できるよう軽量化し，2012年4月に公開されたオープンソースソフトウェア▶ 高生産性・高可読性などのRubyの良さはそのままに，既存のC/C++アプリケーションとの共存が可能
軽量Rubyフォーラム（http://forum.mruby.org/）	
▶ 軽量Rubyの維持・メンテナンス・普及活動等を行うために2013年1月に設立されたNPO法人
TOPPERSプロジェクトと軽量Rubyフォーラムの協業	
▶ TOPPERSプロジェクト TECS WGと軽量Rubyフォーラム ライブラリWGで，以下の趣旨とする協業を行うことを合意	
▶ 技術を広める活動で相互に協力▶ 両技術を組み合わせて活用する	
Hiroaki  Takada

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軽量Ruby（mruby）

TOPPERSプロジェクト最新状況

まつもとゆきひろ氏によって開発されたオブジェクト指向スクリプト言語「Ru開発に適用できるよう軽量化し、2012年4月に公開されたオープンソースソ
TOPPERSにおけるmRuby関連の開発
高生産性・高可読性などRubyの良さはそのままに、既存のC/C++アプリとの▶ TOPPERS/ASPとmRubyで，リアルタイム制御を実現▶ mRubyをASPカーネル上にポーティングし，mRubyのリアルタイム制御への適用性を評価▶ TECS Mruby Bridge Plugin• TECSCDL 言語で I/F 記述すると、TECS ジェネレータとプラグインにより自動▶ mRubyからTECSコンポーネントを呼び出すプログラム
TECS2CBridgePlugin
を自動生成 と組合わせて mruby から C 言語を呼び出す プログラムを自VMTask

MrubyVM
task.activate

mruby からTECS の関数を呼び出すコードを自動生成

ContorlTask
eTask_activate()▶ mRuby VMのTECSコンポーネント化	

• RiteVM (mruby VM) コンフィギュレーション向けのコンポーネントを提供• コンポーネント記述で指定されたmrubyコードをバイトコードに変換し取り
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Hiroaki  Takada• VMをASP+TECSのタスクに割り当て起動TOPPERSプロジェクト最新状況

ECHONET  Lite規格対応通信ミドルウェアの開発
ECHONET Lite（エコーネットライト）とは？
▶ エコーネットコンソーシアムが策定したスマートハウス向け制御プロトコルおよびセンサーネットプロトコル▶ ISO規格およびIEC規格として国際標準化されている	
▶ 2011年12月に，経済産業省に日本国内でのHEMS標準プロトコルとして認定された開発のスキーム▶ TOPPERSプロジェクトで開発テーマを決定し，公募により選定した企業に開発を委託する形でオープンソースソフトウェア開発を進める「ソフトウェア開発委託事業」として実施予定▶ 2013年6月30日を応募期限として，開発を受託いただける企業（個人でも可）からの提案を募集中
Hiroaki  Takada

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TOPPERSプロジェクト最新状況

TOPPERSカンファレンス2013
開催概要▶ 日時：2013年6月21日（金）10:00～20:00▶ 場所：大田区産業プラザ（PiO）（東京都大田区）
プログラム概要▶ 特別講演（１）：組込みシステム分野の情報セキュリティ（新誠一（電気通信大学 情報理工学研究科 教授））
▶ 特別講演（２）：HEMS認証支援センター（ECHONET Lite）の活動紹介と今後への期待（一色正男（神奈川工科大学スマートハウス研究センター 所長））
▶ 基調講演： TOPPERSプロジェクトの現状と方向性（高田広章（名古屋大学））▶ TOPPERSプロジェクト活動報告，最新成果の技術解説，開発事例の紹介など
Hiroaki  Takada

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