TOPPERSプロジェクトの概要と現状

ET2008 TOPPERSパビリオン

TOPPERSプロジェクトの概要と現状
TOPPERSプロジェクトの概要と現状
2008年11月19〜21日
2008年11月19〜21日

高田高田 広章
広章
NPO法人
NPO法人 TOPPERSプロジェクト
TOPPERSプロジェクト 会長
会長
名古屋大学
名古屋大学 大学院情報科学研究科
大学院情報科学研究科 教授
教授
附属組込みシステム研究センター長
附属組込みシステム研究センター長
EEmail:mail: hhiro@ertl.jp
iro@ertl.jp U
RL: http://www.ertl.jp/~hiro/
URL:
http://www.ertl.jp/~hiro/
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TOPPERSプロジェクトの概要と現状

TOPPERSプロジェクトとは？
TOPPERSプロジェクトとは？
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，L  のような位置付けとなるOSの構築を目指す！
プロジェクトの推進主体
高田研究室を中心に開発に協力する組織の参加を得て推進してきたが，2003年9月にNPO法人として組織化
プロジェクトの狙い
現世代のリアルタイムOSの決定版の構築
次世代のリアルタイムOS技術の開発
組込みシステム技術者の育成への貢献
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TOPPERSプロジェクトの概要と現状

TOPPERSプロジェクトの組織と会員
TOPPERSプロジェクトの組織と会員
会長,副会長,理事

運営委員 (22名)

理事会

運営委員会

総会
監事

事務局

カンファレンス実行委員会

事務局長

展示会運営委員会

団体正会員 : 122(企業 : 121, その他 : 1)

個人正会員 : 15
準会員 (個人) : 84
特別会員 : 21(団体 : 12, 個人 : 9)

合計会員数 : 242(2008年10月28日時点)
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教育WG
コンポーネント仕様WG
中国普及WG
英語化WG
必要なWGを機動的に設置

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TOPPERSプロジェクトの主な開発成果
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 I P A
μITRON4.0仕様のすべての機能を持つよう拡張
TOPPERS/Automotiveカーネル (ATK1)
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 I P A
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 J A X A と 共 同 で 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
TOPPERS/ASPカーネル 新 世 代 カ ー ネ ル の 出 発 点
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TINET 経 済 産 業 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．IPv6にも対応
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 地 域 コ ン ソ
CANとLIN向けの通信ミドルウェア
RLL (Remote Link Loader) I P A
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
TOPPERS C++ APIテンプレートライブラリ I P A
μITRON仕様準拠のカーネルAPIをラッピング
TOPPERSカーネルテストスイート I P A
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これまでに開発した教育コンテンツ
これまでに開発した教育コンテンツ
初級実装セミナーの教材 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の基礎を，実習を通して学習するセミナーの教材 (講義テキスト，配付資料，環境設定用のプログラムなど)
2日間のセミナーを想定 (初日: 座学中心, 2日目: 実習中心)
中級実装セミナーの教材 中 文 版 も 用 意
RTOS上でのネットワークプログラミングやシステム設計手法を実習を通して学習するセミナーの教材
4日間のセミナーを想定 (基礎編, アプリケーション実習編)
基礎１実装セミナーの教材
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
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TOPPERSプロジェクトの概要と現状開発成果物の主な利用事例
機器への組込み事例

KR-107 (Roland)
PM-A970 (エプソン)

DO!KARAOKE(松下電器産業)
GT-541 (ブラザー工業)
UA-101 (Roland)
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機器への組込み事例 ～ 続きTimeSlit (アビックス)

OSP-P200 (オークマ)
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DP-350 (ダイヘン)

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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する
基本的な考え方組込みシステムの事情を考慮し，GNU GPLやBSDライセンスより自由に使えるライセンス条件とする
成果をアピールすることが開発資金獲得に繋がることか
ら，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も可能
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
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開発成果物の知的財産権に関する規則
開発成果物の知的財産権に関する規則
基本的な考え方ユーザの利益と開発者の参加しやすさを折衷させる
著作権 (侵害が自覚できる) と産業財産権 (特許権など,知らずに侵害する場合がある) を区別して考える規則の最も重要な部分
TOPPERSの開発成果物は，TOPPERSの会員 (この規則を守ることに合意している) が開発する
会員は著作権侵害をしない義務
会員は，自らが開発する開発成果物中に，自らが所有する産業財産権が利用されている場合には，開発成果物の利用者に対して，当該産業財産権の実施を無償許諾
会員は，開発成果物が何らかの知的財産権を侵害していることを発見した場合に，報告する義務
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活動中のワーキンググループ
活動中のワーキンググループ
教育WG (主査: 竹内良輔)
教育コースと教材の作成
実験セミナーや講師向けセミナーの実施
コンポーネント仕様WG (主査: 大山博司)
組込みシステム向けのコンポーネント仕様 (TECS;TOPPERS組込みコンポーネントシステム) の検討
TECSのサポートツールの開発と実証実験
中国普及WG (主査: 山本雅基)
対中国普及活動 (ウェブサイト等の中国語化, セミナーや講演会の開催)
英語化WG (主査: 邑中雅樹)
ウェブサイト, 教材, ドキュメント等の英語化
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主な早期リリース中の開発成果
主な早期リリース中の開発成果

会員限定で配付

TOPPERS/FMPカーネル (仮称)
ASPカーネルをマルチコアプロセッサ向けに拡張
SMPとFDMPの両タイプのマルチプロセッサに適用可
TOPPERS組込みコンポーネントシステム (TECS)
仕様書 (作成中) とツール (インタフェースジェネレータ)
ASPカーネルのTECS対応版
TOPPERS FlexRayミドルウェアパッケージ
次世代の車載ネットワークであるFlexRayに対応するためのカーネルの拡張機能と通信ミドルウェア
TOPPERS標準割込み処理モデル
TOPPERSにおける割込み処理を，ターゲットに依存せずに標準化したモデル (ドキュメント)H  T

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TOPPERSプロジェクトの次のステップ
TOPPERSプロジェクトの次のステップ! 次のステップへ踏み出しつつある
次世代リアルタイムOSの普及版の開発
次世代のリアルタイムOS技術に関するこれまでの研究開発成果から，有望な技術が見えてきた
これまでの経験を反映して，普及版のOSを開発する
現世代のリアルタイムOSの完成度をさらに上げる
先へ進むために足場を固めることが必要 (大きい建物を建てるには，しっかりとした基礎が必要)
自動車制御システム向けプラットフォームの開発
日本では，自動車向けの組込みシステム技術が，組込みシステム技術全体のドライビングフォースにプラットフォーム開発の成果をOSにも反映
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TOPPERS新世代カーネル仕様の必要性
TOPPERS新世代カーネル仕様の必要性! μITRON4.0仕様が公表されてから，すでに9年が経過
組込みシステムにおける要求の変化
システム/ソフトウェアの大規模化・複雑化
これまで以上に高い信頼性・安全性
小さい消費エネルギーで高い性能
適用範囲の拡大 (より小規模なシステムへも)
μITRON4.0仕様以降の技術開発成果 (要求に対応) の取込み
マルチコアプロセッサ対応
保護機能 (メモリ保護, 時間保護)
機能安全対応μITRON4.0仕様で完成度が低かった箇所の改良
システムコンフィギュレーション手順など
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TOPPERS新世代カーネル仕様の位置付け
TOPPERS新世代カーネル仕様の位置付け〜 ITRON仕様からの進化
ITRON仕様からの進化
省エネルギー制御

大規模化・複雑化
コンポーネント
動的オブジェクト生成

適用範囲
拡大 最小セット
ASPカーネルIDL
FI4 JSPカーネル

μITRON4.0

ITRON仕様H  T

高性能・省エネルギー

マルチコア
機能安全
時間保護

信頼性・安全性

メモリ保護

TOPPERS新世代カーネル仕様
SMP

IIMP

HRP

μITRON4.0/PX

FDMP

保護機能拡張OSEKTOPPERSプロジェクトの概要と現状

TOPPERS/ASPカーネルの概要
TOPPERS/ASPカーネルの概要

2008年5月に公開

位置付け
TOPPERS新世代カーネルの基盤 (出発点) となるリアルタ
イムカーネル仕様の概要
TOPPERS/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
μITRON4.0仕様からの主な拡張・改良点
割込み処理機能を「TOPPERS標準割込み処理モデル」によりプロセッサによらず標準化
システムコンフィギュレーションの仕組みの見直し
TOPPERS組込みコンポーネントシステムへの対応 (検討中)
信頼性・安全性の向上については細かな改良の積み重ね
いくつかの独自の機能拡張
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TOPPERS新世代カーネル統合仕様書
TOPPERS新世代カーネル統合仕様書
2008年11月に公開
位置付け
TOPPERS新世代カーネルに属する一連のリアルタイムカーネルの仕様を統合的に記述した仕様書
仕様書作成の意義
これまで，TOPPERSカーネルの仕様書/ユーザズマニュ
アルは，μITRON4.0仕様との差分で記述していた著作権の関係で，元の仕様書を書き換えることは不可
進捗と策定方法
現時点で，TOPPERS/ASPカーネルの仕様に関しては記述が完成している
保護機能対応，マルチプロセッサ対応，動的生成対応等については，今後，TOPPERS開発者会議等で仕様検討を行い，記述を進めるH  T

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TOPPERS新世代カーネルロードマップ
TOPPERS新世代カーネルロードマップ
大規模化・複雑化
TECS

新世代カーネル仕様
フルセット

動的オブジェ
クト生成

コンポーネントシステム対応

高性能・省エネルギー
FMP

省エネルギー制御

マルチコアプロセッサ拡張AS P
新世代カーネル仕様
スタンダードプロファイル

機能安全対応ASP Safety
メモリ保護, 時間保護, 機能安全

最小セット

2007

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2008

信頼性・安全性
適用範囲拡大

2009
2010
2011
2012
※ ASP以外のカーネルの名前は仮称

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コンポーネントシステム対応
コンポーネントシステム対応
TECS (TOPPERS組込みコンポーネントシステム) とは？
組込みシステムを構成するソフトウェアモジュールを，コンポーネント (部品) として扱うための技術
WindowsのCOM (およびDCOM) に対応する技術
コンポーネント間を静的に結合．ツール (インタフェースジェネレータ) が最適なインタフェースを生成
分散システムにおけるRPCにも対応予定
コンポーネントWGにおいて，仕様の検討と，サポートツールおよびカーネル対応の開発を実施中
早期リリース中開発状況
TECSのインタフェースジェネレータと，ASPカーネルのシステムログ機能やシリアルドライバ等をTECS対応にしたものを，会員向けに早期リリース中
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ASPカーネルの周辺ドライバ等のTECS図
サンプルプログラム

システムログタスク

eLogTask

Sample1

LogTask: tSample1: tLogTaskcSysLog cSerialPort

cSerialPort_m
cSysLog cPutLog cSerialPort

eSerialPort eSerialPort_m

システム
ログ機能eSysLog

SerialPort1

SysLog: tSerialPort: tSysLog

cSIOPorteSIOCBReSIOPortcSIOCBR

シリアルドライバ

cPutLog

ePutLog

PutLogMacOSX: tPutLogMacOSX

低レベル出力SIOPortMacOSX: tSIOPortMacOSX

SIOのPDIC(シリアルドライバのSIO依存部)

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TOPPERSプロジェクトの概要と現状

マルチコアプロセッサ対応
マルチコアプロセッサ対応
開発の枠組み名古屋大学 組込みシステム研究センター (NCES) におけるマルチコアプロセッサ向けリアルタイムOSの研究開発
プロジェクトにおいて開発
TOPPERS/FMPカーネル (仮称) 早 期 リ リ ー ス 中
対称型 (SMP) またはそれに近いマルチコアプロセッサに対応した，リアルタイム性と柔軟性を両立させるリアルタイムカーネル
TOPPERS/FDMPカーネルの仕様をベースに，タスクをマイグレーションさせるAPIなどを追加
TOPPERS/ASPカーネルをマルチコア拡張する形で実装
複数の半導体メーカの5種類程度のターゲットプロセッサをサポートする予定
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TOPPERSプロジェクトの概要と現状

機能安全対応開発の枠組み経済産業省の平成18年度戦略的基盤技術高度化支援事業の採択テーマとして，(株)ヴィッツを中心に，2006年12月より3年間のプロジェクトで開発中
開発内容
機能安全規格 (IEC 61508) のSIL 3の認証が取れるレベルのリアルタイムカーネルと車載ネットワークミドルウ
ェアを開発
TOPPERS/ASPカーネルをベースにリアルタイムカーネルに対する安全要求分析の実施
リアルタイムカーネル自身に対する修正・拡張は無い
か，あったとしてもわずか設計ドキュメントの整備や検証の実施も重要課題
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TOPPERSプロジェクトの概要と現状

プロジェクトの発展の方向性
プロジェクトの発展の方向性
ビジネスの活性化を重視
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
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
取り組みたいテーマは多数あるが，積極的に取り組むメンバがいるテーマから順に取り組む
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成果物利用とプロジェクト参加のお誘い
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のオープンソースソフトウェアと教育コンテンツを開発し，組込みシステム開発に新しいスタンダードを提案します://.. /
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