1 Atollic TrueSTUDIO( GR-PEACH TOPPERS/ASP ASP GR-PEACH mbed ( git

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ようじろうそや
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1 TOPPERS 活用アイデアアプリケーション開発コンテスト部門 : がじぇるね IoT 部門作品のタイトル : m ~ 組込みマイコン向け軽量実行環境 ~ 作成者 : 森智也 ( 京都大学 ) 共同作業者 : 高瀬英希 ( 京都大学 ) 対象者 : ロボットシステム開発者組込みシステム開発者使用する開発成果物 : TOPPERS/ASP カーネル目的狙いロボットソフトウェア開発支援フレームワークである (Robot Operating System) をリアルタイム OS である TOPPERS/ASP カーネル上で実行可能にすることを目的として開発を行った. これにより組込みデバイスをシステムで活用できるようになる. アイデア / アプリケーションの概要ロボットソフトウェア開発において, 開発支援フレームワークである (Robot Operating System) が注目されている. しかし, は Linux 上での動作を想定しているため,Linux が搭載できないような組込みデバイスを活用することができない. そこで, ホスト PC 上で動作するシステムに対する通信をサポートするライブラリを TOPPERS/ASP カーネル環境で実装することで GR-PEACH 上でプログラムを実行可能にした.

2 1 Atollic TrueSTUDIO( GR-PEACH TOPPERS/ASP ASP GR-PEACH mbed ( git) 2 GR-PEACH PC 2.1 PC m m GR-PEACH LED m 1 マスタ L チカセンサ m m 1: 2.2 (HC-SR04) PC NEC LaVie Direct HZ Ubuntu LTS 1

3 indigo Ubuntu 14.04LTS PC indigo http: //wiki.ros.org/indigo/installation/ubuntu) 2.3 m github( m GR-PEACH git /ros emb TrueSTUDIO asp.bin GR-PEACH PC IP ros emb.cpp:19 HC-SR04 HC-SR04 GR-PEACH Vcc +5v Trig P2 14 Echo P2 15 Gnd GND 1: PIN PC UbuntuPC Catkin /src m /mros test catkin make /mros test $rosrun mros_test mros_talker $rosrun mros\_test mros_listener PC GR-PEACH PC $roscore,$rosrun mros_test mros_talker $rosrun mros_test mros_listener GR-PEACH 2.4 2(a) 2(b) 2(a) red LED 2(b) green 3 2

そのレスポンスとして対応するトピックをパブリッシュするの IP と XML-RPC ポートが返ってくる (2) サブスクライバはそのポートに対して XML-RPC でトピックのリクエストを送信する (3) パブリッシャはトピックのパブリッシュを行う TCP ポートを返す (4) サブスクライバは TCP ポートに対して TCP コネクションヘッダを送信する (5)

4 図 2: サブスクライバの様子実装 3 m ではの通信を実現するために複数のタスクで機能を実現した 3.1 通信プロトコルにおける間通信は XML-RPC と TCP のプロトコルを使用して行われる XML-RPC による通信では情報の登録などを行い通信相手のを特定するその後 TCP による通信でデータ転送を行う図 4 に間での pub/sub 通信が開始されるまでの通信フローを示すサブスクライバが初期化されるとまずマスタに自身の情報を登録する (1) そのレスポンスとして対応するトピックをパブリッシュするの IP と XML-RPC ポートが返ってくる (2) サブスクライバはそのポートに対して XML-RPC でトピックのリクエストを送信する (3) パブリッシャはトピックのパブリッシュを行う TCP ポートを返す (4) サブスクライバは TCP ポートに対して TCP コネクションヘッダを送信する (5) パブリッシャもコネクションヘッダを返信する (6) その後パブリッシャから TCP によってデータ転送が開始される m ではこのような一連の通信フローを m 通信ライブラリとして実装しサポートすることでシステムとの通信を可能としとして振る舞うことを実現している 3.2 タスク構成今回実装したアプリケーションのタスク構成を図 5 に示すユーザタスクにかかわらず共通な m 通信ライブラリタスク XML MAS TASK ユーザタスク中での初期化が行われたときおよび SUB TASK がトピックのリクエストを行うときに実行されるホスト PC 上にあるマスタとパブリッシャに対して XML-RPC のエンコードしたデータを HTTP 転送する 3

図 3: パブリッシャの様子 XML SLV TASK 外部サブスクライバからのトピックのリクエストを受け付けるタスク周期ハンドラ実行され要求があればパブリッシャのポートを教える PUB TASK データをパブリッシュするタスクユーザタスクからパブリッシュするデータが送信されると待ち状態から解除され実行される SUB TAKS データをサブスクライブするタスクユーザタスク中で

5 図 3: パブリッシャの様子 XML SLV TASK 外部サブスクライバからのトピックのリクエストを受け付けるタスク周期ハンドラ実行され要求があればパブリッシャのポートを教える PUB TASK データをパブリッシュするタスクユーザタスクからパブリッシュするデータが送信されると待ち状態から解除され実行される SUB TAKS データをサブスクライブするタスクユーザタスク中で初期化が行われたときにコールバック関数のポインタを受け取りサブスクライブしたデータに対して実行する周期ハンドラで周期的にサブスクライブ処理が行われるアプリケーションを記述するユーザタスク usr task1 本アプリケーションではサブスクライバの記述を行っているの関数をマッピングしているためのを記述するために使用される関数がそのまま使用できるコールバック関数として L チカを行う関数を指定している usr task2 本アプリケーションではパブリッシャの記述を行っている本アプリケーションでは超音波距離センサの値を取得し文字列としてサブスクライバにパブリッシュを行うまた m におけるタスク間通信にはデータキューと共有メモリを使用しているデータキューで扱うデータは 32bit 使用し 8 ビットでを識別する ID 8 ビットで共有メモリのアドレスを指定するオフセット 16 ビットでデータ長を示しているタスク優先度では m 通信ライブラリタスクがユーザタスクより高位に設定しているが PUB TASK,XML MAS TASK ではデータキューの受信でブロックされるまた XML SLV TASK SUB TASK では周期的に動作させることでユーザタスクを含めたタスクすべてが実行されるように設計している 4

6 4: usr_task1 usr_task2 組込みデバイス SUB_TASK PUB_TASK XML_MAS_TASK XML_SLV_TASK パブリッシャーサブスクライバーマスタホスト PC 5: 5

TOPPERS活用アイデア・アプリケーション開発

TOPPERS活用アイデア・アプリケーション開発 TOPPERS 活用アイデアアプリケーション開発コンテスト部門 : がじぇるね IoT 部門作品のタイトル : 初心者向けプログラムを同時に動かすとは作成者共同作業者 : 森脇秀樹 : 角田米弘対象者 : GR-ガジェットを使用してプログラムを始めようとする初心者の方々に TOPPERS(Web コンパイラ ) を使用すればおまじないのような簡単な記述で後で知ればよい難解な理論などを必要とせず