【ワールドクラスのオンサイト（一社）研修】
C言語によるリアルタイム組み込みソフトウェア開発の理論と実践 -ロボット制御演習による実践力強化-

研修コースの概要

IoTの普及にともない、ますます組み込みソフトウェア開発の重要性が高まっています。しかし、そのようなソフトウェアの開発には非常に広範囲な分野にわたる深い知識と技術が必要で、優れた開発者を育てるのは大変難しいことが知られています。このコースは、C言語でリアルタイムの組み込みソフトウェアを設計・実装するのに必要な知識・技術について、理論から実践まで一貫して学ぶことを目的としたコースです。 コースを通した演習でLego社MindStorms®で作ったTippySrというロボットの制御・駆動系のプログラムを実装します。講義で新たな知識・技術を学ぶごとにそれを利用した演習として、TippySrの一部ずつを段階的に実装していきます。そのようにして最後にコースで学習した知識・技術を全て駆使したロボットのプログラムを完成させます。

コースの最初の3日間は基礎編として、制御プログラムの実行時の動作を完全に把握するためにコンパイラおよびOSに対する理解を深めます。まずCのプログラムがどのようにメモリー上に展開され実行されるのか、Cとアッセンブラのコードのリンクの仕方、あるいはポインタ演算の完全な理解といった言語の重要な機能および実装メカニズムの理解を深めます。次に複数スレッドの実行環境およびそれらの間のインタラクションといった並行プログラムの基礎や同期の問題を学習し、さらにOSが「どのような」並行プログラム環境を「どのようにして」提供しているのかをより深く理解するため、MindStorms®用のC言語OSであるBrickOSのソース・コードの主要部分を読解します。

続く2日間は応用編として、TippySrのロボット上に制御プログラムと駆動プログラムを実装します。多くのリアクティブ・システム（外部からの入力に対してなんらかのアクションを起こすシステム）の制御系の仕様記述には状態遷移図が使われます。ここでは状態遷移図による記述法を学び、それを状態遷移テーブルにより機械的にC言語で実装する方法を学習し、それをTippySrの実装に応用します。さらに状態遷移図のUML(Unified Modeling Language)における拡張版であるステート・チャートにてモデル化する技法を理解します。駆動プログラムについては組み込みシステムの標準的な駆動法であるContorl-Loop型、Event-Triggered型、周期タスク型の3つのタイプの構成を学びそれらの長所･短所を理解します。さらにハードリアルタイムシステム設計に必要なリアルタイム・スケジューリング理論を学習し、高信頼性ハード･リアルタイム・システムの標準スケジューリングアルゴリズムであるRate Monotonicを周期タスク方式によりOS上に複数スレッドを使い実装する方法を学び、それをTippySrの実装に応用します。