TOPPERSプロジェクトの最新状況

TOPPERSプロジェクト
共同プレス発表会

TOPPERSプロジェクトの最新状況と本⽇の発表内容について
2015年11⽉18⽇

⾼⽥ 広章
NPO法⼈ TOPPERSプロジェクト 会⻑
名古屋⼤学 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

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

1TOPPERSプロジェクトの最新状況

TOPPERSプロジェクトの概要と最新状況

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TOPPERSプロジェクトの最新状況

TOPPERSプロジェクトとは?
▶ 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の構築を⽬指す!
プロジェクトの狙い▶ 決定版のITRON仕様OSの開発 ← ほぼ完了
▶ 次世代のリアルタイムOS技術の開発▶ 組込みシステム開発技術と開発支援ツールの開発▶ 組込みシステム技術者の育成への貢献
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
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TOPPERSプロジェクトの組織と会員
会長，副会長，理事

理事会

総会
監事

運営委員（22名）

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：９９（企業：９８，その他：１）▶ 個人正会員：９▶ 準会員（個人）：５７▶ 特別会員：３５（団体：２２，個人：１３）

合計会員数：１９８（２０１５年１１月１日時点）
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広報戦略タスクフォース

教育WG
TECS WG
ホームネットワークWG
海外展開WG
必要なWGを機動的に設置
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主な開発成果物

⼀般公開しているもの

第１世代カーネル▶ TOPPERS/JSPカーネル，TOPPERS/FI4カーネル▶ TOPPERS/ATK1（Automotiveカーネル バージョン1）▶ TOPPERS/FDMPカーネル，TOPPERS/HRPカーネル
新世代カーネル（第２世代）▶ TOPPERS/ASPカーネル，TOPPERS/SSPカーネル▶ TOPPERS/FMPカーネル，TOPPERS/HRP2カーネル▶ TOPPERSテストスイートパッケージ（TTSP）
AUTOSAR関連▶ TOPPERS/ATK2（Automotiveカーネル バージョン2）▶ TOPPERS/A-COMSTACK，TOPPERS/A-WDGSTACK▶ TOPPERS/A-RTEGEN
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ミドルウェア▶ TINET（TCP/IPプロトコルスタック），FatFs for TOPPERS▶ TOPPERS/ECNL（ECHONET Lite通信ミドルウェア）▶ RLL（Remote Link Loader），DLM（Dynamic Loading Manager）▶ CAN/LINミドルウェアパッケージ
ツール，その他▶ 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）▶ EV3RT（LEGO Mindstorms EV3向けSPF）▶ TLV（TraceLogVisualizer），TOPPERS Builder
教育コンテンツ▶ 初級・中級実装セミナー教材▶ 基礎1・基礎2・基礎3実装セミナー教材▶ 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⽤事例

IPSiO GX e3300 (リコー)
スカイラインハイブリッド (日産)
エスクード (スズキ)

UA-101 (Roland)

提供：JAXA，イラスト：池下章裕

H-IIB（JAXA)ASTRO-H (JAXA)＜開発中＞

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OSP-P300(オークマ)

SoftBank945SH（シャープ）

PM-A970(エプソン)
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次の10年を⾒据えた活動指針 (2011年度に策定)
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
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重点的に取り組んでいるテーマ※ SPF：ソフトウェア

プラットフォーム

次世代のリアルタイムカーネル技術▶ TOPPERS第3世代カーネル（ITRON系）▶ 車載システム向けRTOS（AUTOSAR OS仕様からの発展）
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SPFと開発支援ツール▶ 車載制御システム向けSPF（AUTOSAR仕様ベース）▶ 仮想化技術（SafeG，A-SafeG），ホームネットワーク▶ 宇宙機向けSPF（SpaceWire OS）▶ 開発支援ツール（シミュレータ，可視化ツール）
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SPFと教材の提供
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ホームネットワークWG
設立の経緯・目的▶ TOPPERS/ECNL（ECHONET Liteミドルウェア，2014年10月にオープンソースソフトウェアとして公開）の利用促進や開発成果の発展のため，ECHONET Liteに限定せず，TOPPERSのホームネットワーク利用を促進する
活動内容（計画）▶ ホームネットワークに関するプロトコルの調査▶ ミドルウェアのポーティング・開発と公開▶ ドライバやサンプルアプリケーションの開発と公開体制と進め方▶ 主査：長島宏明（コアーズ）▶ まずは，メーリングリストとTrac/Wikiを用いて活動
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103.1. プライマリークラスの概要

プライマリークラスとは、参加チームが規定された走行体(図 3-1)を使用し、規定されたコース(図 3-2)上で走TOPPERSプロジェクトの最新状況体を走行させ、その結果である競技成績を競うクラスである。

TOPPERS/EV3RT

ET ソフトウェアデザインロボットコンテスト 2015 デベロッパー部門 競技規約 1.1.0 版
TOPPERS/EV3RTとは？
▶ LEGO
Mindstorms EV3向けのSPF
3.2. アドバンストクラスの概要
アドバンストクラスとは、参加チームが規定された走行体(図 3-6)を使用し、規定されたコース(図 3-7)上で走行▶ ETロボコン2015の公式プラットフォームに体を走行させ、その結果である競技成績を競うクラスである。
採用される（他に，MonoBrick，leJOS）
TOPPERS/EV3RTの構成
図 3-1 走行体(プライマリークラス) 左：NXTway, 右：EV3Way▶ TOPPERS/HRP2カーネル＋動的生成機能拡張
第1ゴールゲートL
プライマリー難所
プライマリー難所
アドバンスト難所
スタートラインL▶ TOPPERS新世代カーネル仕様(ルックアップゲート)(ガレージL)(直角駐車場)（µITRON仕様ベース）に準拠しGOAL1
たメモリ保護機能を持つRTOS
スタートラインR
GOAL1
図 3-6 走行体(アドバンストクラス)
左：NXTrike, 右：ETrikeV▶ アプリケーションプログラムの動的ローディング機能
アドバンスト難所(二本橋)▶ 各種周辺デバイス向けのデバイスドライバとミドルウェア▶ 各種センサ，モータ，Bluetooth，SDカード，LCDなど
アドバンスト難所
第1ゴールゲートL
アドバンスト難所
スタートラインL(バーコード)

アドバンスト難所(縦列駐車場)(直角駐車場)
GOAL1

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第1ゴールゲートR
スタートラインR
GOAL1

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TOPPERS/ASP3カーネルのリリース〜IOT時代のリアルタイムOS技術構築に向けての第一歩〜

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TOPPERS第3世代カーネルの必要性求められている/求められつつある技術・機能▶ 機能安全からの要求に応えられるパーティショニング▶ ティックレスの高分解能時間管理と外部時刻同期▶ マルチコアにおける動的ロードバランシング▶ メニーコアプロセッサへの対応 … 今後の課題

一方，廃止すべきと考えられる機能もある▶ タスク例外処理機能，メールボックス

TOPPERS第3世代カーネルへ▶ 現状のリアルタイムカーネル（第2世代）の次の世代と位置付けた方が，大胆な仕様変更が可能▶ 第3世代においても，2系列（ITRON系，車載系）のリアルタイムカーネル開発は，引き続き維持していく
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TOPPERSカーネル開発ロードマップ
ATK2

ATK1

⾞載系

第3世代カーネル

第2世代カーネル

第1世代カーネル

ATK3?

AUTOSAR仕様
ベース

OSEK/VDX仕様

動的オブ
ジェクト生成FDMP

マルチコア
プロセッサ拡張

HRP

HRP3
HRP2

メモリ保護
コンポーネントシステム対応μITRON4.0
フルセット

ASP

μITRON4.0
スタンダードプロファイル新世代カーネル
スタンダードプロファイル

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パーティショニング

動的オブジェクト生成

ASP Safety

JSP

2004

メモリ保護，時間保護

TECS

FI4

2000

マルチ/
メニーコア

ＦＭＰ

マルチコア対応ITRON系

ＦＭＰ3

2007

機能安全対応第3世代カーネル
スタンダードプロファイル

SSP
最小セット

2010

ASP3

2013

2015

SSP3
最小セット

2020
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TOPPERS新世代カーネルからの仕様変更（１）時間パーティショニング機能の導入▶ 機能安全におけるソフトウェアパーティショニングの実現を容易にするための機能（２）ティックレスの高分解能時間管理と外部時刻同期▶ カーネルが管理する時間の分解能をミリ秒からマイクロ秒に変更▶ タイムティックを使わない実装に変更▶ 外部時刻との同期のための機能を導入（３）マルチコアにおける動的負荷分散機能への対応▶ マルチコアプロセッサにおけるロードバランシングを実現するために以下の機能を導入▶ タスクとスケジューリング状態の参照機能▶ サブ優先度機能
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TOPPERSプロジェクトの最新状況（４）仕様のスリム化・シンプル化（主なもの）▶ タスク例外処理機能の廃止とタスク終了要求機能の導入▶ 必要性が低いにもかかわらず，ターゲット依存部（特に保護機能対応の場合）の実装負担が大きいタスク例外処理機能と待ち禁止状態を廃止▶ 非タスクコンテキスト専用のサービスコールの廃止▶ メールボックス機能の廃止▶ 保護機能対応では不適切な機能（サポートしていない）（５）ミューテックスの標準機能化（６）その他の改良（主なもの）▶ タイムイベント処理機能の見直し▶ 起動要求をキューイングしないタスクの追加▶ 保護ドメインに対するアクセス許可ベクタの新設▶ 保護ドメイン毎の標準メモリリージョン
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TOPPERS/ASP3カーネル位置づけ▶ TOPPERS第３世代カーネル（ITRON系）の出発点▶ TOPPERS/ASPカーネルの改良版
新しく実装した機能（主なもの）▶ 高分解能（マイクロ秒単位）の時間管理▶ ティックレスタイマ … 省電力化に貢献▶ 外部時刻同期のための機能▶ システム時刻の調整（adj_tim）▶ ドリフト量の設定（set_dft）… 拡張パッケージで実装▶ システム時刻の参照/設定（get_tim/set_tim）▶ タスク終了要求機能 … タスク例外処理機能に代えて導入▶ アプリケーション単位の安全な終了/再起動に必要と考えられる機能を定義
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実装の改良▶ タスク例外処理機能を削除したことに伴う実装の単純化▶ RTOSのコア部分に踏み込んで多数の細かな改良を実施

リリース計画▶ TOPPERS会員には，β版（Release 3.B.0）を早期リリース中▶ 最新のバージョンは，subversionからアクセス可能▶ 今年末（もしかしたら，年明けになるかも…）に一般公開

今後の計画▶ 各種のプロセッサへポーティング▶ HRP3カーネル（パーティショニング機能を追加），FMP3カーネル（マルチ/メニーコアプロセッサ対応）などの開発に取り組む
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ブースにおけるデモの紹介
CEREVO社製のBlueNinjaにポーティング▶ 東芝製TZ1001MBG（Cortex-M4F）を搭載したCEREVO

社製のBlueNinja上で，TOPPERS/ASP3カーネルを用いて，サンプルプログラムを実行
IoT向け超小型モジュール• 幅11.0mm 奥行き37.5mm
高さ5.1mm• BLE対応• 9軸センサー（加速度，角速度，地磁気）と気圧センサを搭載▶ ASP3の提供するティックレス高分解能タイマ機能を利用▶ ソフトウェア開発環境はすべて無償で構築可能▶ BlueNinjaBSP，TOSHIBA TZ1000 BSP，GCC
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APコンソーシアムの2015年度成果の一般公開〜AUTOSAR仕様OSのパーティショニング機能が完成〜

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TOPPERSプロジェクトの最新状況AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture)▶ 自動車，自動車部品，エレクトロニクス，半導体，ソフトウェ

ア企業によるグローバルパートナーシップ（2003年に設立）▶ ソフトウェアの複雑性を軽減するために，ソフトウェア基盤（infrastructure）の業界標準を作成▶ コアパートナー（2015年時点）
BMWDaimler
PSA Peugeot Citroen
BoschFord
トヨタ自動車Continental
GM
Volkswagen▶ 最初の仕様書（群）は，2006年春から順次発行▶ Release 4.0の仕様書（群）が，2010年春に公開▶ 最新の仕様書（群）はRelease 4.2 Revision 2▶ 約100の標準仕様書と約110の関連ドキュメントなど
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AUTOSAR仕様ベースのSPFの開発
問題意識と取り組み▶ AUTOSAR仕様準拠SPFは，海外企業が開発競争で優位に．近い将来，すべて海外製になる可能性も▶ 名古屋大学 組込みシステム研究センター（NCES）と複数の企業によるコンソーシアム型共同研究で取り組み
ATK2コンソーシアム▶ 2011〜2013年度に実施．13社が参加▶ 一般公開している開発成果▶ TOPPERS/ATK2（Automotiveカーネル バージョン2）▶ TOPPERS/A-COMSTACK▶ TOPPERS/A-RTEGEN※ AP：Automotive Platform
APコンソーシアム▶ 2014年度に開始．28社が参加中（オブザーバ参加を含む）
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APコンソーシアムの参加企業（28社）▶ アイシンコムクルーズ（株）▶ イーソル（株）▶ （株）ヴィッツ▶ （株）永和システムマネジメント†▶ SCSK（株）▶ APTJ（株）▶ （株）OTSL†▶ オムロン オートモーティブエレ

クトロニクス（株）†▶ 京セラ（株）†▶ （株）サニー技研▶ （株）ジェイテクト
▶ スズキ（株）▶ （株）デンソー *▶ 東海ソフト（株）†▶ （株）東海理化電機製作所 *Hiroaki Takada*は部分参加†はオブザーバ参加▶ （株）東芝▶ （株）豊田自動織機▶ （株）豊通エレクトロニクス†▶ 日本電気通信システム（株）▶ パナソニック（株）†▶ パナソニック アドバンストテクノロジー（株）▶ 富士通テン（株）▶ 富士ソフト（株）▶ マツダ（株）▶ ルネサス エレクトロニクス（株）▶ 矢崎総業（株）▶ ヤマハ発動機（株）†▶ 菱電商事（株）†
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APコンソーシアムの研究開発項目（2014〜2015年度）(a) TOPPERS/ATK2の機能安全規格対応 さらなる品質向上▶ ATK2を機能安全規格対応するために不足している開発項目（設計書ベースの検証，既存の検証スイートで不足しているテストの開発など）を実施(b) 時間パーティショニング機能の検討・開発 新機能の提案▶ 機能安全要件を満たす時間のパーティショニング機能を検討・開発（AUTOSAR仕様に対する大幅な修正）(c) BSWモジュールの開発 開発範囲の拡大▶ CAN通信スタックのマルチコア向け最適化▶ ウォッチドックマネージャの開発(d) RTEジェネレータの拡張とインテグレーション▶ RTEジェネレータの拡張▶ 開発成果がインテグレーションできることの確認
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TOPPERSプロジェクトの最新状況

TOPPERS/ATK2の概要
概要▶ AUTOSAR OS仕様をベースに開発したRTOS▶ ATK2コンソーシアムにおいて開発を開始▶ APコンソーシアムにおいて機能拡張，品質向上▶ 最初のバージョンは，2013年4月に一般公開

現時点で一般公開しているスケーラビリティクラス▶ SC1 … SC1（基本機能）のフルセット相当の機能▶ SC3 … SC3（メモリ保護拡張）のサブセット相当の機能▶ SC1-MC … SC1のマルチコア対応▶ SC3-MC … SC3LF2のマルチコア対応▶ SC2 … SC2（時間保護拡張）のサブセット相当の機能▶ SC1-TP … 独自の時間パーティショニング機能
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TOPPERS時間パーティショニングスキーム▶ 各パーティションは，システム周期内で各パーティションを実行するタイムウィンドウを決める方式（航空機向け規格であるARINC 653で採用）をベースとして，システム割込み（タイムウィンドウによらずに受け付けられる割込み）を許すように拡張した方式でスケジュール▶ パーティション内で複数のタスクを実行する場合には，従来のOSと同じ方式でスケジュール（階層型スケジュール）t
タイム
ウィンドウ1

システム
割込み
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タイム
ウィンドウ2

タイムウィンドウ1の終了時刻が遅くなる

タイム
ウィンドウ3

システム
割込み

アイドルウィンドウ

アイドルウィンドウが短くなる
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新たに一般公開するスケーラビリティクラス▶ SC4 … SC4（時間保護＋メモリ保護拡張）のサブセット相
当の機能▶ SC3-TP … メモリ保護＋独自の時間パーティショニング機能! OSが備えるべきパーティショニング機能が揃った▶ 他のスケーラビリティクラスについてもバージョンアップ
時間保護なし

メモリ保護

AUTOSAR 独自の時
時間保護
間パーティ
ショニング

時間保護なしメモリ保護なし

SC1

SC2

SC1-TPなし

SC1-MCあり

SC3

SC4

SC3-TPあり

SC3-MC

シングルコア向け

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マルチコア向け27

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進行中の活動▶ TOPPERS/ATK2の機能安全対応▶ 時間パーティショニング機能の有効性評価▶ BSWモジュール（TOPPERS/A-COMSTACK：通信スタック，A-WDGSTACK：ウォッチドッグスタック）の改良，テスト
スイートの開発▶ TOPPERS/A-RTEGENの拡張▶ ITRON系のRTOSへのTOPPERS時間パーティショニングスキームの導入（TOPPERS/HRP3カーネル）
今後の計画▶ BSWモジュールとRTEジェネレータのバージョンアップは年度末を予定▶ BSWモジュールとRTEジェネレータもソフトウェアパーティショニングに対応させていく
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追加配付資料の説明〜AUTOSAR関連ビジネスが活性化〜

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日本発、AUTOSAR準拠オールインワンフレームワークを販売開始（サニー技研）

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TOPPERSプロジェクトの最新状況

名古屋大学発ベンチャー企業 APTJ株式会社を設立
APTJの活動と位置付け▶ APコンソーシアムなどの研究開発成果を活用して，車載制御システム向けのSPFを開発・販売▶ 自動車部品メーカなどと共同でSPFを開発▶ 最新のAUTOSAR仕様をベースとする▶ 技術的な強みは，機能安全規格，サイバーセキュリティ対策，マルチコアプロセッサに効率的に対応できること▶ パートナーソフトウェア企業と協力▶ 名古屋大学発ベンチャー企業として設立
取締役▶ 代表取締役会長・CTO（非常勤）：高田広章▶ 代表取締役社長：高嶋博之▶ 取締役（非常勤）：浅野真弘
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富士ソフト、「APTJ株式会社」への出資に関するお知らせ▶ 富士ソフトがAPTJ株式会社の第三者割当増資を引き受ける．出資総額 30,000,000円▶ 今朝の日経の記事の「筆頭株主」は誤り▶ 富士ソフトがAPTJ株式会社に技術者を派遣

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車載ソフトウェア技術者向け「AUTOSAR開発体験キット」
ECU間アプリケーション開発の「COMスタック編」を販売開始（富士ソフトの発表）
AUTOSAR開発体験キット▶ AUTOSARの日本語解説

による開発体験を可能とする教材▶ 4月23日（木）より販売
COMスタック編▶ 通信機能を追加拡張し，AUTOSAR準拠ECU間通信ソフ

トウェア開発の学習を可能に▶ 11月18日（水）より販売開始

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