TOPPERSプロジェクト
プレス発表会
TOPPERS組込みコンポーネントシステムの一般公開
第2世代のマルチコアプロセッサ向けRTOSの一般公開
トレースログ可視化ツールの早期リリース
マルチプロセッサ向けRTOSに関するコンソーシアム型共同研究を開始

2009年4月23日

本日の発表一覧
本日の発表一覧(1) TOPPERS組込みコンポーネントシステムの一般公開について〜サポートツールと対応RTOSの一般配布を5月に開始(2) 第2世代のマルチコアプロセッサ向けRTOSの一般公開について〜TOPPERS/FMPカーネルの一般配布を5月に開始(3) トレースログ可視化ツールの早期リリースについて〜TL V   (TLV) の会員向け配布を5月に開始! TOPPERSとNCESの共同発表(4) マルチプロセッサ向けRTOSに関するコンソーシアム型共同研究を開始! NCESとTOPPERSの共同発表

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

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TOPPERSプロジェクトの最新状況と配付開始するソフトウェアの概要
配付開始するソフトウェアの概要
2009年4月23日
2009年4月23日

高田 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
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

組込みシステム開発を取り巻く状況
組込みシステム開発を取り巻く状況

半導体技術の進歩

従来からの組込みシステムの大規模化・複雑化
機器の複合化・デジタル化・ネットワーク化
制御要素に情報処理要素が複合
コンピュータ制御による高機能化・高付加価値化
組込みシステムの適用分野が拡大
コンピュータの小型化・低価格化により広がる適用分野
開発期間の短縮やコストダウンに対する要求
製品の早期の市場投入が収益を大きく左右QCDの3つを同時に満たすことは困難．どれかが犠牲になっている (どれが犠牲になっているかは分野による)(単一の) プロセッサの高速化の限界
消費電力 (＝発熱量) が最大の制約条件にH  T

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

組込みシステム/ソフトウェア開発の課題
組込みシステム/ソフトウェア開発の課題
設計品質の確保／向上
システムの複雑化により，ディペンダビリティ (信頼性,安全性, セキュリティ, ⋯) の確保が困難に設計の効率化 (生産性の向上)
システムの大規模化や品質要求により，設計効率が低下
その他にも多くの技術的課題 (主なもの)
新しいハードウェア技術 (例: マルチコア) への対応
これまで以上に高い信頼性・安全性の達成
低消費電力 (エネルギー) システム技術
組込みセキュリティ技術
その背景にある深刻な問題
組込みシステム技術者 (人材) 不足
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

組込みシステムの開発効率化と品質確保のために組込みシステムの開発効率化と品質確保のために! QCD要求を満たすシステム/ソフトウェア開発のために設計抽象度を上げる
設計物を少ないライン数で記述できるようにする! 一人の技術者が一定期間に記述できるソフトウェアのライン数は大きくは変わらないと言われている
設計資産の再利用の促進
過去の設計資産を再利用することで新規開発分を減らす
設計資産の質の向上が重要
応用分野毎のプラットフォームの構築・活用と共通化
応用分野毎に，それに向いたハードウェア上に，リアルタイムOSと必要なミドルウェアを載せたプラットフォー
ムを構築し，広範に活用するH  T

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERSプロジェクトとは？
TOPPERSプロジェクトとは？
TOPPERS = T oyohashi O p en P latform forE mbedded and R eal-Time S ystems

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
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最新状況と配付開始するソフトウェア

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 (21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 : 125(企業 : 124, その他 : 1)

個人正会員 : 17
準会員 (個人) : 86特別会員 : 22(団体 : 13, 個人 : 9)

合計会員数 : 250(2009年2月26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

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERSプロジェクトの狙い
TOPPERS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! 約20年間に渡るITRON仕様の技術開発成果をベースに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
L 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開発した教育コンテンツもオープン化
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERSプロジェクトの主な開発成果
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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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

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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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

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最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERS新世代カーネルの必要性
TOPPERS新世代カーネルの必要性
μITRON4.0仕様が公表されてから，すでに10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
μITRON4.0仕様以降の技術開発成果の取込み (上記と対応)
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)
機能安全対応コンポーネントシステム対応
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最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERS新世代カーネル仕様の位置付け〜 ITRON仕様からの発展
ITRON仕様からの発展
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最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERS新世代カーネル開発ロードマップ
TOPPERS新世代カーネル開発ロードマップ (改訂)
(改訂)
大規模化・複雑化

動的オブジェ
クト生成

新世代カーネル
フルセット

TECS
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

HRP2

AS P
新世代カーネル仕様
スタンダードプロファイル

メモリ保護,
時間保護

信頼性・安全性

ASP Safety
機能安全対応

最小セット

2007

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2008

適用範囲拡大

2009
2010
2011
2012
※ リリース前のカーネルの名前は仮称

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERS/ASPカーネルの概要
TOPPERS/ASPカーネルの概要
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最新状況と配付開始するソフトウェア

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
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
TOPPERS/ASPカーネルの仕様に関する記述が完成した
ものを，2008年11月に公開
マルチプロセッサ対応，保護機能対応，動的生成対応等について，TOPPERS開発者会議等で仕様検討を行い，記述を進めているH  T

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

今回配付開始を発表するソフトウェア
今回配付開始を発表するソフトウェア
組込みシステム開発技術展 (ESEC; 5月13日〜15日) の開催にあわせて，以下のソフトウェアの配付を開始
TOPPERS組込みコンポーネントシステム (TECS)
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
TOPPERS/FMPカーネル
第2世代のマルチコアプロセッサ向けリアルタイムカーネル
TOPPERS新世代カーネル統合仕様書の改訂も実施
TraceLogVisualizer (TLV)
リアルタイムOSやアプリケーションプログラムのトレー
スログをグラフィカルに表示するためのツール! 会員向けの早期リリース
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

保護機能対応保護機能対応
開発内容
メモリ保護機能などの高信頼システム向けの機能を持つ
TOPPERS/HRPカーネルを，TOPPERS新世代カーネル
仕様に整合するようにバージョンアップ
TOPPERS/HRP2カーネル (仮称)開発計画
名古屋大学において，カーネルの開発が進行中．1年以内に早期リリースすることが目標
さらに，TOPPERS/FMPカーネルとのマージも計画
コンフィギュレータの拡張とTOPPERS新世代カーネル
統合仕様書の改版作業も進行中

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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

機能安全対応機能安全対応
開発内容
機能安全規格の認証を取れるレベルのリアルタイムカー
ネルとサポートライブラリ
リアルタイムカーネルに対する安全要求分析を実施
設計ドキュメントの整備や，検証の実施も重要な課題
開発計画
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
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
ASPカーネルをサブセット化 (安全システムの構築に必要な機能に絞り込む)
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERSプロジェクト公募型事業
TOPPERSプロジェクト公募型事業
事業の概要
TOPPERSプロジェクトの発展に役立つ事業提案を募集運営委員会における審査により，事業を採択
TOPPERSプロジェクトから提案者に事業委託
2008年度 (初年度) の応募状況
11件の応募があった
2008年度の採択事業
テーマ：組込み向けUSBスタックの実装・開発
事業者：冨田恭夫 (クロノス工房)
成果物：USBスタック, そのテストプログラム, マススト
レージクラスドライバ, API仕様書
成果物は，TOPPERSの成果物として公開予定
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERSカンファレンス2009
TOPPERSカンファレンス2009
6月19日(金) に東京 (大田区産業プラザ) で開催
招待講演
産総研におけるサービスロボット研究について
大場光太郎氏 (産総研 知能システム研究部門 副部門長)
オーバビューセッション・チュートリアルセッション
TECSの概要と事例
TOPPERS新世代カーネルの概要と開発状況 (FMPカーネル, HRP2カーネルなど)利用事例の紹介 (製品への適用事例, ETロボコンなど)
TECSに関するチュートリアル
基調講演
TOPPERSプロジェクトの活動と今後について
高田広章 (TOPPERSプロジェクト会長)
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェアTOPPERS組込みコンポーネント
TOPPERS組込みコンポーネントシステム
システム (TECS)(TECS)H  T

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TECSの概要
TECSの概要TECS (TOPPERS組込みコンポーネントシステム) とは？
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
マルチコアプロセッサシステム/分散システムにおける遠隔呼出し (RPC; Remote Procedure Call) にも対応
コンポーネントシステムを用いる利点
大規模な組込みソフトウェアの見える化
ソフトウェア構造の見える化により，システムの理解が容易になり，ソフトウェアの体系的な再利用が促進
部品間の呼び出しの見える化により，検証作業が容易にソフトウェア部品の流通性の向上
分散フレームワークによる分散システムの開発効率化
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

汎用システム向けのコンポーネント技術で不十分な理由
コンポーネント間の結合を動的に行うため，オーバヘッ
ドが大きい
オブジェクト指向言語をベースにしている (組込みシス
テムでは，オブジェクト指向言語が普及していない)
コンポーネントを動作させるプラットフォームが用意されることが前提となっており，組込みシステム分野で使われている多様なプラットフォーム (例えば，ネットワークにCANを用いた場合) に対応できない
開発主体と公開予定
TOPPERSプロジェクト コンポーネント仕様WGにおいて，2004年1月より約5年間に渡り仕様検討・実装作業を実施

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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TECSの特徴とアプローチ
TECSの特徴とアプローチ
コンポーネント間の結合を静的に最適化する
コンポーネント間は静的に結合するのが基本
状況に応じた最適なコンポーネント間インタフェー
スをツールにより生成 (インタフェース生成)
オーバヘッドが小さいため，コンポーネントの粒度を小さくすることができる
システム内のすべてのソフトウェアをコンポーネントとして扱うプラットフォームも含めて構築が可能
多様なプラットフォーム (プロセッサ, OS, ネットワーク) に対応可能
ネットワークを超える遠隔呼出し (RPC) のためのコンポーネントをツールにより生成 (RPC生成)
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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TECSにおけるコンポーネントモデル
TECSにおけるコンポーネントモデル
基本的なコンポーネントモデル
コンポーネントのインスタンス
コンポーネントのクラス (型)セル：セルタイプ

セル：セルタイプ

属性

属性

呼び口単なる関数呼び出し

受け口

関数プロトタイプ
宣言の集合

結合 ⋯ 同じシグニチャの呼び口と受け口をつなぐ! UMLにおけるインスタンス図に相当する図であるが，インスタンス図よりも記述が詳細

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TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TOPPERS/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: tLogTask

cSysLog 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最新状況と配付開始するソフトウェア

コンポーネント記述の例 (システムログ機能)

受け口

シグニチャの定義
signature sSysLog {ERwrite([in] uint_t prio, [in] const SYSLOG *p_syslog);
ER_UINT read([out] SYSLOG *p_syslog);
ERmask([in] uint_t logmask, [in] uint_t lowmask);
ERrefer([out] T_SYSLOG_RLOG *pk_rlog);};
シングルトン (インスタンスが1つのみ) であることの宣言[singleton]
セルタイプの定義
celltype tSysLog {entry sSysLog
eSysLog;/* システムログ機能のサービス */callsPutLog
cPutLog;/* 低レベル出力との接続 */呼び口

attribute {uint_t log_bufsz;};var {［省略 (内部変数の定義)］};属性};

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/* ログバッファサイズ */TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TECSにおける遠隔呼出し
TECSにおける遠隔呼出し (RPC)(RPC) の実現の実現
セル間の結合にRPCチャネルを挟み込む

RPCチャネル(複合セルタイプ)マーシャ
ラー

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サーバ
タスク

通信
チャネル

アンマー
シャラー

TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

TECSの適用イメージ
TECSの適用イメージ
プラットフォームへの適用
アプリケーション アプリケーション
モジュール(2)モジュール(1)モデルベース
設計ツール
API

APIラッパ (オプション)
ファイル
システム
USB
ドライバ

その他のミドルウェア(オープン or 商品)

カーネル(TOPPERS/ASP, FMP, HRP2, ATK, ⋯)コンポーネント仕様
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プラットフォーム

TCP/IP
プロトコル
スタック(TINET, ⋯)TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

システム全体への適用
アプリケーション
コンポーネント(1)アプリケーション
コンポーネント(2)モデルベース
設計ツール

APIラッパ (オプション)
ファイル
システム
USB
ドライバ

その他のミドルウェア(オープン or 商品)

カーネル(TOPPERS/ASP, FMP, HRP2, ATK, ⋯)コンポーネント仕様
H  T

プラットフォーム

TCP/IP
プロトコル
スタック(TINET, ⋯)TOPPERS最新状況と配付開始するソフトウェア

配付開始するソフトウェア
配付開始するソフトウェア
組込みコンポーネントシステムTECS仕様
TECSにおけるコンポーネントモデルや，コンポーネント記述言語について規定した仕様書
TECSジェネレータ
コンポーネント記述から，コンポーネント間を結合するためのインタフェースプログラムを生成するツール
RPC生成は現時点では未完成
TECS対応のRTOS
TOPPERS/ASPカーネルをTECS対応させたもの
ASPカーネルのカーネルオブジェクト (タスク, セマフォなど) がTECSのコンポーネントとして扱える
ASPカーネルの周辺ドライバ等がTECSで実現されているH  T