OSC Tokyo/Fall NETMF 161105

オープンソースカンファレンス 2016 Tokyo/Fall

2016/11/5 ドット NET まいくろバンザイ倶楽部 1

ドット NET まいくろバンザイ倶楽部日高亜友

- V4.4 リリースと最新情報 , LLILUM -

[email protected]

オープンソースになったマイコン開発環境.NET Micro Framework の紹介。

ドット NETまいくろバンザイ

オープンソースカンファレンス 2016 　 Tokyo/Fall


22016/11/5

セッション内容

.NET Micro Framework とは？

新プラットフォームへの移植と V4.4 リリース

LLILUM Visual Studio / C# で

mbed のアプリケーション開発とデバッグ

ドット NETまいくろバンザイ倶楽部



32016/11/5 ドット NETまいくろバンザイ倶楽部




42016/11/5

.NET Micro Framework とは？元々は Microsoft Research 開発の組み込み OS Visual C# / Visual Basic で開発した IL

.NET アセンブリを中間コードインタプリタで実行

豊富なドライバとライブラリを標準装備オープンソース・ライセンスで公開 (Apache

V2) 30 種以上のプラットフォームに移植されて動

作 .NET Micro Framework (NETMF) 移植済み SOC 業務アプリケーション・システム応用事例ドット NETまいくろバンザイ倶楽部


ドット NETまいくろバンザイ .NET Micro Framework の歴史 2001 年 V 1.0

SPOT Watch / MSN Direct Service（ Microsoft リサーチ）

2006 年 V2.0Windows SideShow Device

2008 年 V3.0 , 3.5 for Network 2010 年 V4.0 for Open Source 2011 年 V4.2 for Visual Basic 2015 年 V4.4 for Visual Studio 2015

リポジトリ : CodePlex →GitHub

2016/11/5 5ドット NETまいくろバンザイ倶楽部

開発キット約 30 万円



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NETMF の本質元 Windows CE 未満 MMU 無しプラット

フォーム組込み製品となるはずだった OS

移植キット販売、製品ライセンス販売予定だった 2010 年にオープンソース化

Apache V2 ライセンス→無償で商用利用可能⇒ 製品相当の機能・性能・品質を無料で公開 2015 年正式サポート製品 GR-Peach 国内販売国産製品化第 1 号

2015 年に GitHub へ移行、コミュニティ化推進ドット NETまいくろバンザイ倶楽部


ドット NETまいくろバンザイ GitHub / netmf-interpreter

https://github.com/NETMF/netmf-interpreter

GitHubNETMF / netmf-interpreter



ドット NETまいくろバンザイアーキテクチャ

全体構成

2 種類の実装方法 - Native Platform - “OS on OS” solution


アプリケーション開発

ライブラリ開発プラットフォーム移

植

CLR: Common Language RuntimeHAL: Hardware Abstraction LayerPAL: Platform Abstraction Layer


ドット NETまいくろバンザイ OS としての提供機能 IL （ .NET のアセンブリ）の実行環境 = TinyCLR タイマ , 割り込みハンドラ , マルチスレッド ,

スケジューラブートローダ , 各種デバイスドライバ , リソースマ

ネージャ組み込み環境対応

MMU 不要標準メモリ 128KB RAM / 512KB ROM

標準サポート ARM7/9/Cortex-M3, Blackfin, SH-2/2A→ V4.4 で Cortex-M4 / STM32 F4 だ

けにサポート機能

ブートローダ , アプリケーションローダ , デバッガ IF




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ドライバとサービス

Cache Ethernet, WiFi GPIO I2C INTC LCD / Display Piezo / Speeker PMC SDRAM SDCARD / MMC SPI Thermistor TIME (RTC) TIMER USART USB Client

Backlight (GPIO,SPI) BatteryCharger / Measurement BlockStorage (Flash, SD) Buttons COM DPWS Gesture Font, Graphics HTTP Ink Interop FileSystem (FAT) Security, Crypto TCP/IP, Socket, RPC, SSL Touch Panel (Multi Touch) XML

デバイスドライバデバイスコントローラ




プラットフォームとアプリケーション

自作ボードや未サポートボードに移植 CQ 出版等の移植事例（参考資料）

周辺ハードウェアを自作して動作容易に接続可能→ .NET Gadgeteer

ライブラリやシステムを開発・改造 Emulator の開発、独自モジュールの開発

連係システムやアプリケーションを開発他のシステムとの接続

PC, Smart Phone, Cloud 連係




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SDK vs. PK (Porting Kit) SDK: 組み込みアプリケーション開発

アプリケーション開発に必須 Visual Studio / VC# Express に組み込んで使用 Simulator, Debugger, Deployment Tools を含む

PK ：動作プラットフォームの構築（移植） .NET Micro Framework の移植に必須ほかにクロスコンパイラ（＋デバッガ）が必

須ツール類を含めた全ソースコードが提供ほとんどを C++ で記述（一部アセンブラ , C,

C# ）ドット NETまいくろバンザイ倶楽部

バージョンを合わせる必要がある



132016/11/5

移植の主要作業開発環境構築と基本設計

環境変数設定＆クロス開発用ビルドスクリプト作成

メモリ割当て設計＆ Scatter ファイル設定 Solution の作成（手作業）

ビルド＆デバッグ NativeSample を動作させる

ブートローダ , 初期化処理 (Clock, Cache, MMU, PLL)

ドライバ , PAL IF (Flash ROM ドライバ開発必須 , UART)

TinyCLR の動作 TinyBooter, アプリケーション・ロードとデバッグ IF




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InterOp の実装 NETMF 標準 API に無い OS 機能を

アプリケーションから呼び出す使用方法

標準 API に無いドライバの実装例： USB Host ドライバ , Flash ROM 管理 ,

クリティカルな処理を C またはアセンブラで記述してアプリケーションから呼び出す

実装方法 C# で API を記述、コードを C/C++/ アセンブラで記述パラメータ、リターン値、非同期処理、イベントが利

用可能ドット NETまいくろバンザイ倶楽部

OS 移植の醍醐味




V4.4 対応版新プラットフォームへの移植


ドット NETまいくろバンザイ V4.4 で何が変わったか？ GitHub に移行 SDK 開発ツールの変更（ VS 自動インストール

化） Visual Studio 2015 のみ対応 OS は Windows 7～

10 ARM-CMSIS / RTOS 対応テンプレートが 2CPU/ 2 ボードに激減

STM32系だけに！デバッグ機能の高速化と安定化 UWP に影響を受けたクラスライブラリのサポートバグ Fix

AllJoyn Branch2016/11/5 16ドット NETまいくろバンザイ倶楽部



172016/11/5

V4.4 ソフトウェア環境とツール Visual Studio 2015 (Express 版不可 , Community 版可 ) .NET Micro Framework 4.4 SDK ( バイナリインストーラ配布 )

.NET Micro Framework 4.4 Porting Kit (GitHub) クロスコンパイラ , デバッガ

推奨は ARM RVDS, KEIL MDK gcc は Launchpad GCC ARM Embedded 4_9 以降

クロス開発統合環境 Eclipse ( 自分で作る必要… )→Visual Studio MIEngine




182016/11/5

V4.4 が動作するボード PK 標準サポートボード

STM32F4Discovery

STM32F429Discovery

KEIL MCBSTM32F400




192016/11/5

V4.4 移植事例関本健太郎氏の移植成果

GR-Peach Nucleo STM32F401 Nucleo STM32L476RG


Facebook のNETMF on mbed 準備会

で公開



202016/11/5

最近の状況


開発が停滞気味派生プロジェクト .NET Gadgeteer の実質開発

中止 STM32F429Discovery関連が９月に追加・変更

されたのが最後原因

IoT ブームに乗り遅れた？ Raspberry Pi / Raspbian の普及 Windows 10 IoT Core の登場その他の新ボードの登場 IoT ブームで開発者の興味がセンサーや無線に




LLILUM



222016/11/5

LLILUM とは？ NETMF と同じ開発者が開発している　　組込みアプリケーション実行環境

Visual C# で開発した UWP (NETMF)互換の IL をLLVM ベースの .NET コンパイラでコンパイル後mbed アプリケーション (.bin を作成 ) 実行

豊富なサービス UWP 準拠のクラスライブラリを標準装備 mbed で C# のソースコード・デバッグが可能

Visual Studio に gdb デバッグ・インターフェース追加- MIEngine



ドット NETまいくろバンザイ GitHub / llilum

https://github.com/NETMF/llilum

GitHubNETMF / llilum




242016/11/5

LLILUM のしくみ動作概要図


C# Application

C# Library

mbed-bin

C# VS Compiler

ELF

LLVM Transformer

MSIL

IR

gcc

mbed Converter



252016/11/5

LLILUM の状況オープンソース・ライセンスで公開 (Apache

V2) GitHub で開発 , V1.0 リリース済

NETMF/llilum master が無い！→安定動作版が無い

バージョンによって動作したりしなかったり

開発環境 /SDK のビルド手順が大変！ Windows 10/x64, VS2015, LLVM 3.7.x, ARM GCC, Make,

CMake, Python 2.7.4, …. まだまだほかにも LLVM のビルドに２ ~３時間かかる文書やコミュニティの情報に間違いが多い！

ISSUE を探して解決することが必須ドット NETまいくろバンザイ倶楽部


ドット NETまいくろバンザイ LLILUM の状況（続き）対応ボード

NXP LPC1768 512KB/64KB (mbed)

Freescale FRDM-K64F 1MB/256KB (mbed)

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ドット NETまいくろバンザイ LLILUM の状況（続き）対応ボード

Nucleo STM32F091 (mbed) Nucleo STM32F401 (mbed) Nucleo STM32F411 (mbed) Nucleo STM32L152 (mbed)

32bit Windows PC



ドット NETまいくろバンザイ NETMF vs. LLILUM 比較表


NETMF (V4.4) LLILUM (V1.0)

歴史・実績 2001 年 ~ 2015 年 ~

動作方式中間言語インタプリタマシン語バイナリ

コンパイル方式 VS + 独自コード VS + LLVM経由

リソース中小

ビルド時間短長

.NET Class Lib Version V3.x V4.5

標準対応ボード２種７種

プログラミング言語 C#, VB C#, VB



292016/11/5

まとめの前に IoT時代の組み込み技術者の心構え

オープンソースに関する広い知識と経験ライセンスGitHubコントリビュート

コミュニケーションコミュニティ活動オンライン・オフライン・イベント英語力＋英語版の開発環境




302017/3/11

補足実験用 LLILUM-SDK の公開先

downloadhttp://www.devdrv.co.jp/hidaka/files/llilum-160528.zip

Bloghttp://www.devdrv.co.jp/hidaka/node/62

決してお勧めしません非常に不安定です自己責任でお願いします




312016/11/5

まとめ


新プラットフォームへの移植と V4.4 リリース

LLILUM


Technology

OSC Tokyo/Fall NETMF 161105