emNet：製品概要説明書

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1 emnet 高速 高性能 TCP/IP プロトコルスタック 2019/9/10 Copyright 2019 EmbITeK Co., Ltd. All Rights Reserved.

2 emnet TCP/IP emnet emusb Device emnet は SEGGER J-Link Pro, Flasher ARM/PRO など LAN インターフェースを持つ SEGGER 製品で実装 されている TCP/IP プロトコルスタック RTOS embos 不正改造 量産防止 emsecure 2019/9/10 Copyright 2019 EmbITeK Co., Ltd. All Rights Reserved. 2

3 emnet サマリー OS レスでも実装可能な組込用 TCP/IP ソリューション 小さなメモリフットプリントで高速 高性能スタック 汎用性 高性能 省リソース 多機能 ANSI C コードでマイコン コンパイラを選べる 数百種のデバイスドライバ ソースコード提供 RTOS 依存性なし 必要 ROM: 19Kbyte 必要 RAM: 1.5Kbyte ( バッファサイズ含まず ) 送信 :75.2Mbps 受信 :94.4Mbps (TCP ゼロコピーインターフェース ) IPv4/v6 対応各種プロトコル対応 TCP / UDP / DHCPs / DHCPc / FTPs FTPc / ACD / ARP / CoAPc / CoAPs mdns / LLMNR / DNS-SDs ICMP / Loopback device / Multicast MQTT client / NetBIOS Name Service WiFi / PPP / PPPoE / RAW Sockets SMTPc / SNTPc / SNMP / UPnP VLAN / Webcast / Web server WebSocket / NTP Client / PTP OC 開発プロジェクト無制限のユーザライセンス 量産ロイヤリティフリーでご提供 2019/9/10 3

4 emnet 製品機能概要 ANSI C コードで CPU 依存性のない TCP/IP プロトコルスタック 標準ソケットインターフェース 高速通信を実現 小さなメモリフットプリント 設定不要で動作可能 そのままで 実行可能です シンプルなネットワークインターフェイスドライバ構造 embosとシームレスに連携します 高速パフォーマンス ゼロデータコピー すべての機能で 非ブロッキング 対応 VLANのサポート BSD 形式の キープアライブ オプション ハードウェアドライバ側でのチェックサムに対応 数百種のデバイスドライバサポート 2019/9/10 4

5 製品パッケージ 各プロトコルソフトウェアモジュール プロトコル BASE PRO ACD ARP AutoIP DHCP Client DNS Client ICMP IPv4 IPv6 Option Option Loopback device Multicast RAW Sockets TCP UDP VLAN プロトコル BASE PRO DHCP Server Option mdns Server Option LLMNR Server Option DNS-SD Server Option NetBIOS Name Service Option NTP Client Option PPP/PPPoE Option Option PTP OC Client Option Option SNTP Client Option Tail Tagging Option Option UPnP Option Option Wifi support Device Driver Option 1 device BASE = emnet BASE PRO = emnet PRO 2019/9/10 5

6 製品パッケージ emnet 以外の TCP/IP にも実装可能なパッケージ化プロトコル 製品パッケージプロトコル BASE PRO emftp Client FTP client Option Option emftp Server FTP server Option emmqtt MQTT client Option emnet CoAP CoAP client Option CoAP server Option emnet SMTP client SMTP client Option emnet SNMP Agent SNMP agent Option Option emnet WebSocket WebSocket client Option WebSocket server Option emweb HTTP Server Option IoT Toolkit HTTP Client Option Option JSON Parser Option Option emssl SSL server Option Option SSL client Option Option emssh SSH server Option Option 他社製 TCP/IP へ BSD ソケットインターフェースまたは TCP/IP 独自インターフェースのポーティング実装可能 ポーティング実装対応はエンビテックでも対応可能です 2019/9/10 6

7 Non-RTOS で動作可能なプロトコル RTOS 必須の有無 ( マルチタスクが必要なアプリケーションは RTOS を導入ください ) プロトコル RTOS プロトコル RTOS プロトコル RTOS ACD 不要 DHCP Server 不要 FTP client 不要 ARP 不要 mdns Server 不要 FTP server 必須 AutoIP 不要 LLMNR Server 不要 MQTT client 不要 DHCP Client 不要 DNS-SD Server 不要 CoAP client 不要 DNS Client 不要 NetBIOS Name Service 不要 CoAP server 不要 ICMP 不要 NTP Client 不要 SMTP client 不要 IPv4 不要 PPP/PPPoE 不要 SNMP agent 必須 IPv6 不要 PTP OC Client 不要 WebSocket client 不要 Loopback device 不要 SNTP Client 不要 WebSocket server 不要 Multicast 不要 Tail Tagging 不要 HTTP Server 必須 RAW Sockets 不要 UPnP 不要 HTTP Client 不要 TCP 不要 Wifi support 不要 JSON Parser 不要 UDP 不要 Device Driver 不要 SSL server 必須 VLAN 不要 SSL client 不要 SSH server 必須 2019/9/10 7

8 emnet 基本モジュール emnet は 小さなメモリフットプリントながら RFC 標準のソフトウェア構造 BSD ソケットインターフェース形式の API を提供します 2019/9/10 Copyright 2019 EmbITeK Co., Ltd. All Rights Reserved. 8

9 emnet 基本構造 シンプルで分かりやすく 標準的なインターフェースを提供 Application Layer BSD ソケットインターフェース形式の emnet API を活用して 各種プロトコル ユーザアプリケーションで利用します Transport Layer 信頼性の高い TCP 通信プロトコルとコネクションレスの UDP 通信プロトコルにより構成されています Network Layer トランスポートレイヤーのプロトコルは IP によって通信されます IP プロトコルにより アドレス付与 サービスタイプの指定 フラグメントの解消セキュリティ情報のプロビジョニングなどが行われます RFC 1122 規格に則った 4 つのレイヤー構成を持ちます Link Layer ネットワークへ接続するためのインターフェースを提供します 通常は イーサネット (IEEE802.3) への接続プロトコル 2019/9/10 9

10 emnet でのカプセル化手順 各レイヤーで IP 通信の標準的なデータカプセル化を行います ennet では RFC 1122 規格に則った 4 つのレイヤーにより それぞれのレイヤーでヘッダー情報を付与しデータをカプセル化します 受信時では逆の方向でデータ抽出を行います UDP データを通信カプセル化する場合 左図の様な手順をたどります 2019/9/10 10

11 タスクと割込 :3 つのシステム概要 1. スタック専用のシングルタスク TCP / IP スタックを使用する最も簡単な方法です スタック専用のシングルタスクで IP_TASK ハウスキーピング操作 再送 着信のパケット処理を行います パケットの読取りは ISR から直接呼び出されるので追加のタスクは必要ありません パケットの読取り 処理に必要な時間だけ延長されます RTOS なしでのシステム概要イメージ例 2019/9/10 11

12 タスクと割込 :3 つのシステム概要 2. スタック専用の 2 つのタスクで構成 (RTOS 搭載前提 ) 2 つの TCP / IP スタック専用タスクを使用します 一つは IP_TASK でハウスキーピング操作 再送 着信のパケット処理を行います 二つ目のタスク IP_RxTask でパケットの読取り処理を行います IP_RxTask は新しいパケットが利用可能になった場合 ISR から起動されます パケット読取り処理を ISR から IP_RxTask に移動されるので 割込レイテンシは延長されません RTOS を使ってタスク管理システム概要イメージ例 2019/9/10 12

13 タスクと割込 :3 つのシステム概要 3. ユーザアプリケーションからポーリング (SuperLoop) アプリケーションタスクが IP_Exec() を定期的に呼び出し スタック専用のタスクなしで利用する事も出来ます パケットの読取り処理は ISR から直接呼び出されるため 追加のタスクは必要ありません 割込レイテンシの長さは パケットの読取り処理に必要な時間だけ延長されます RTOS あり RTOS なし いずれでも利用可能なシステムイメージ 2019/9/10 13

14 emnet のみで利用可能なオプション機能 emnet オプション機能 mdns/llmnr server NetBIOS NTP client SNTP Client PTP OC client (IEEE ) PPP/PPPoE TCP/IP の標準的な機能のみではなく オプションにより様々な機能を提供します 2019/9/10 Copyright 2019 EmbITeK Co., Ltd. All Rights Reserved. 14

15 emnet mdns/llmnr server Windows, Mac, Linux の標準的なダイナミック DNS 関連の RFC サポート Multicast DNS(mDNS) RFC RFC 6762 概要 mdns は Apple のデバイスで利用される Port 5353 を利用したマルチキャスト DNS システム RFC ドキュメント : ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc6762.txt LLMNR RFC 4795 LLMNRは Windows PCで利用されるPort 5355を利用したマルチキャストDNSシステム RFCドキュメント : ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc4795.txt DNS-SD RFC 6763 ドメイン名を検索するためのDNSクエリ定義 ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc6763.txt DNS SRV RFC 2782 インターネット標準のトラックプロトコル定義 ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc2782.txt DOMAIN NAMES RFC 1035 標準的なドメイン名定義 ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1035.txt ROM 使用量 : 約 3.1KB RAM 使用量 : 約 0.2KB 2019/9/10 15

16 emnet NetBIOS emnet に NetBIOS 機能を実装できます NetBIOS 機能により ローカルエリアネットワーク内の個別通信で利用可能なセッションレイヤーが提供されます RFC 概要 NetBIOS RFC 1001 NetBIOSのコンセプトと概要 RFCドキュメント : ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1001.txt RFC 1002 NetBIOS 詳細機能 RFC ドキュメント : ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1002.txt ROM 使用量 : 約 0.7KB RAM 使用量 : 約 26B 2019/9/10 16

17 emnet NTP client NTP client により NTP server からタイムスタンプを取得 検索対象 IP 情報 同期情報 RFC 概要 NTPv4 RFC 5905 NTP version4 アルゴリズム ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc5905.txt ROM 使用量 : KB RAM 使用量 : KB 2019/9/10 17

18 emnet SNTP Client SNTP Client により NTP サーバから時間情報を取得 RTC を初期化 NTP タイムスタンプ (2 つの 32bit フィールドで構成される 64bit データ ) を取得し 情報を使用します RFC 概要 SNTP RFC 4330 SNTP version 4 for IPv4/IPv6 RFCドキュメント : ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc4330.txt RFC 1305 SNTP version 3 RFC ドキュメント : ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1305.txt ROM 使用量 : 約 0.7KB RAM 使用量 : 約 26B 2019/9/10 18

19 emnet PTP OC client (IEEE ) 機器間の時間同期を高精度に実現 PTP OC client を利用することにより ターゲットベンチマークで 100ns 精度を実現します emnet PTP はソフトウェア実装で実現可能です ハードウェア対応をご要望の場合は 別途ご相談ください IEEE 概要 IEEE 高精度時間同期コントロールシステム ROM 使用量 : 約 7KB RAM 使用量 : 約 300Byte 2019/9/10 19

20 emnet PPP/PPPoE emnet TCP/IP アプリケーションで PPP / PPPoE を利用します PPP PPPoE RFC RFC 1334 RFC 1661 RFC 1994 RFC 2516 概要 PPP 認証プロトコル ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1334.txt PPP ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1661.txt PPP CHAP ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1994.txt PPPoE ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc2516.txt ROM 使用量 : 約 7.0KB RAM 使用量 : 約 0.5KB 2019/9/10 20

21 emnet UPnP UPnP サービスを提供する拡張機能 UPnP は ユーザの操作を必要とすることなくネットワーク全体にサービス提供するように設計されています IP, TCP, UDP, Multicast, HTTP, XML など標準的なプロトコルを利用して通信し デバイスが提供するサービス配信するように設計されています 最新の OS では UPnP をデフォルトでサポートし ネットワーク全体で利用可能な UPnP デバイスを表示 選択するだけでデバイスに簡単にアクセスできます Windows PC では UPnP を搭載した機器は以下の様に表示されます UPnP Device Architecture arch-devicearchitecture-v1.0.pdf ROM 使用量 : 約 2KB RAM 使用量 : 約 170Byte 2019/9/10 21

22 emnet 関連製品 emftp client emftp Server emmqtt emnet CoAP emnet SMTP client emnet SNMP Agent emnet WebSocket emweb Server IoT Toolkit emnet に搭載可能な各種プロトコルスタック emnet 以外の TCP/IP にも搭載可能な製品群 2019/9/10 Copyright 2019 EmbITeK Co., Ltd. All Rights Reserved. 22

23 emftp Client 組込機器に FTP クライアント機能を実装します [RFC 959] に基づいた各種コマンドに対応 FTP command Description アクティブモードクライアント側からリクエストをかけデータを取得 パッシブモードクライアント側 PASV 命令を出力 データ待ち受けします CDUP CWD LIST MKD PASS PWD RETR RMD STOR TYPE USER Change to parent directory Change working directory List directory Make directory Password Print the current working directory Retrieve Remove directory Store Transfer type User name 2019/9/10 23

24 emftp Server 組込機器に FTP サーバ機能を実装します [RFC 959] に基づいた各種コマンドに対応 FTP command Description Windows Linux Mac 用無償 FTP サーバを提供組込用 FTP サーバを PC 向けに作成した FTP サーバで簡単に機能確認頂く事が可能です CDUP CWD DELE LIST MKD NLST NOOP PASS PASV PORT PWD RETR RMD SIZE STOR SYST TYPE USER XCUP XMKD XPWD XRMD Change to parent directory Change working directory Delete List Make directory Name list No operation Password Passive Data port Print the current working directory Retrieve Remove directory Size of file Store System Representation type User name Change to parent directory Make directory Print the current working directory Remove directory 2019/9/10 24

25 emmqtt client MQTT3.1 をフルサポート Resource Usage emmqtt Client Size (ROM) emmqtt Client Size (RAM) emmqtt Client Context (RAM) Value 約 2.4 KB 約 8 Byte 約 76 Byte テスト済み Brocker( 一部 ) 利用希望の Brocker があれば お問い合わせください Broker Plain MQTT MQTT over TLS MQTT over TLS ( クライアント認証 ) Notes mosquitto Open-source MQTT broker for Linux, Windows, macos. Tested with public broker at iot.eclipse.org HiveMQ Public Broker Public Broker Enterprise MQTT broker for Linux servers. Tested with public broker at hivemq.com AWS AWS supports MQTT to connect to the AWS IoT Message Broker. 2019/9/10 25

26 CoAP Client / Server Constrained Application Protocol クライアント / サーバ GET / DELETE / PUT / POST サポート CON / NON リクエストサポート サーバはマルチクライアントに対応 UDP/IP スタックに非依存 ブロック転送をサポート CoAP Observe 機能をサポート 様々なオプション リクエストを使ったデモサンプル RFC 概要 CoAP RFC 7252 CoAP ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc7252.txt RFC 6690 RFC 7641 RFC 7959 CoRE Link format ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc6690.txt CoAP Observe ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc7641.txt CoAP ブロック転送 ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc7959.txt Add-on ROM Add-on RAM CoAP client CoAP server 約 6.5 KByte 約 9.2 KByte CoAP client 最小構成 456 Bytes. アプリケーションにより observer 領域 と メッセージバッファ でより大きなリソースが必要になる場合もあります CoAP server 最小構成 548 Bytes + 48 bytes( リソース毎 ) アプリケーションにより observer 領域 と メッセージバッファ でより大きなリソースが必要になる場合もあります 2019/9/10 26

27 SMTP client 組込機器に SMTP クライアント機能を実装 メール送受信機能を実現します 小さなメモリフットプリント emnet 以外の TCP/IP スタック対応 サンプルプロジェクト Microsoft VisualStudio で動作するプロジェクトを同梱 SMTP client RFC RFC 821 RFC 974 RFC 5321 概要 ROM 使用量 : 約 6.5KB SMTP ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc821.txt メールルーティングとドメインシステム ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc821.txt SMTP ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc5321.txt RAM 使用量 : 約 4.7KB SMTP Relay emnet SMTP client は SMTP リレークライアントと組み合わせて利用する事も可能です 例として SMTP リレークライアントアプリケーション Mercury Mail Transport System との組合せ構成の解説資料がダウンロード出来ます SMTP client with TLS emssl などの SSL と組み合わせて利用する事により TLS を利用した安全な接続を実現できます 2019/9/10 27

28 SNMP agent 組込機器に SNMP エージェント機能を実装します 小さなメモリフットプリント MIB ツリーを簡単にセットアップ SNMPv1,SNMPv2c をサポート TRAP メッセージをサポート SNMPv2 INFORM メッセージサポート SNMP agent RFC RFC 2578 RFC 3416 RFC 4181 概要 ROM 使用量 : 約 6.0KB SMIv2(Structure of Management Information) ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc2578.txt SNMP v2 ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc3416.txt MIB ドキュメント策定とレビュアガイドライン ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc4181.txt RAM 使用量 : 約 300Byte 一般的な SNMP(Unsidned32, Counter32 など ) で 利用しやすい API ソケットまたはゼロコピー API を含む MIB 利用デモサンプル同梱 Microsoft Visual Studio で動作するサンプルプロジェクトを同梱 IANA Private Enterprise Number (PEN) 御社製品に SNMP を実装するために IANA からプライベートエンタープライズ番号 (PEN) を取得する必要があります PEN は 以下 URL で無償リクエストできます 製品に同梱されているサンプルに含まれる PEN は SEGGER 社で取得したものとなります 2019/9/10 28

29 WebSocket client / server IoT 向け WebSocket プロトコルを実装します IoT 機器通信向けに HTTP 接続を非同期双方向データ通信にアップグレードできるプロトコルです 通常の HTTP1.1 標準プロトコルと互換性があり ウェブサーバサービスは通常の WEB サーバと WebSocket プロトコルを共存しながら 機能する事が可能です TCP UDP ロストデータは再送信されます データはオーダに基づいて受信されます 接続状態は TCP KEEPALIVES を使用して チェックできます データは小さなフレームで送信できます フレームのデータ長は予め把握できます コントロールフレームはデータフレームの間で 送信できます Web Socket RFC RFC 6455 概要 WebSocket protocol ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc6455.txt ROM 使用量 : 約 1.7KB RAM 使用量 : 約 30Byte 2019/9/10 29

30 emweb Web server 組込機器にウェブサーバ機能を実装し 組込機器の状態を表示 設定変更などを行えます ホスト PC のウェブブラウザを使って 組込機器のデータ表示 操作 ホスト PC の OS に依存しないグラフィカルインターフェースを提供します WebSocket JavaScript AJAX REST SEE など標準的なプロトコルをサポートします アプリケーション例 ルータ/ アクセスポイント / スイッチ IoTデバイス プリンタ ウェアラブルデバイスなど HTTP ベーシック認証 ダイジェスト認証に対応 ダイナミックコンテンツのサポート : CGI Virtual Files AJAX SSE ROM 使用量 : 約 8KB RAM 使用量 : 約 2.5KB 2019/9/10 30

31 IoT Toolkit HTTP client / JSON Parser クラウドサービスと接続する IoT 機器の開発を容易にします HTTPc Basic ダイジェスト認証に対応 JSON パーサ仕様にエンコードしたデータのハンドリング プレーンなテキストデータ (HTTP や CGI など ) のハンドリング 組込マイコンに最適化されたフットプリント 高速な実行性能 JSON Parser HTTP client 既存のユーザアプリケーションに REST API インターフェースを追加 SSL TCP/IP (SEGGER emnet or 他 TCP/IP スタック ) RTOS(SEGGER embos or itron or OtherRTOS) 2019/9/10 31

32 ライセンスモデル 量産ロイヤリティフリーで ニーズに合わせて選べるライセンスモデル 2019/9/10 Copyright 2019 EmbITeK Co., Ltd. All Rights Reserved. 32

33 embos ライセンスシステム 柔軟なライセンス体系をニーズに合わせて選択可能 ライセンスモデル提供コード対象製品開発者人数 CPU/ コンパイラ プロダクトライセンス ソースコードまたはオブジェクト 一つの製品 無制限 1CPU 型番 1 コンパイラ プロダクトファミリーライセンス ソースコードまたはオブジェクト 製品シリーズ 無制限 1CPU 型番 1 コンパイラ ユーザーライセンス ソースコードまたはオブジェクト 無制限 1 名 1CPU ファミリー 1 コンパイラ CPU ライセンス ソースコードまたはオブジェクト 無制限 無制限 1CPU ファミリー 1 コンパイラ 1CPU ファミリーは 以下の通り ARM CPU ファミリー : Cortex-M ファミリー (M0/M0+/M1/M3/M4/M7 デバイス ) ARM7/9, Cortex-A/R ファミリー RX ファミリー など 2019/9/10 33

34 emnet のユーザメリット ロイヤリティフリー 開発製品無制限のユーザライセンスで提供可能 GUI 開発プロジェクト無制限様々な開発で利用可能マイコン変更も対応 (Cortex-Mx ライセンス ) emnet Driver for A File system emnet emnet Driver for B H/W デバイスドライバ部はマイコン変更の際 変更の必要があります RTOS(embOS) A 社 Cortex-M7 CPU RTOS(FreeRTOS) B 社 Cortex-M4F CPU RTOS なし B 社 Cortex-M4F CPU 2019/9/10 34

35 お問合せ窓口 製品については お気軽に以下窓口へお問い合わせください 株式会社エンビテック TEL: FAX : [email protected] /9/10 35