増刊 Interface (インターフェース) 発売日・バックナンバー

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歪み系/イコライザからディレイ/モジュレーションまで
最新刊 音遊び!Blackfin DSP基板でディジタル信号処理初体験

「IFX-49」でトライ!音を自在に加工するプログラムを作って遊びながら,ディジタル信号処理をはじめてみませんか?本格400MHz DSPの演算能力を生かせば,オーディオや楽器の音をリアルタイムに操り放題!世界に1台だけのMyスペシャル・エフェクタに挑戦もできます.
金子 真也/祖父江 達也/中村 晋一郎/坂口 純一 / 共著

「IFX-49」でトライ!音を自在に加工するプログラムを作って遊びながら,ディジタル信号処理をはじめてみませんか?本格400MHz DSPの演算能力を生かせば,オーディオや楽器の音をリアルタイムに操り放題!世界に1台だけのMyスペシャル・エフェクタに挑戦もできます.
試せるサンプル・プログラム
1.31バンド・グラフィカル・イコライザ
2.7バンド・グラフィカル・イコライザ
3.ベース・ブースト
4.ディレイ
5.リバーブ
6.オート・パン
7.トレモロ
8.リング・モジュレータ
9.ビブラート
10.コーラス
11.オート・ワウ
12.ディストーション
13.マルチエフェクタ
14.USB ヘッドホン・アンプ

目次

 オーディオ回路完備で音を自由自在! アルゴリズム試し放題
 第1章 Blackfin DSP基板でディジタル信号処理に挑戦

 高速演算向きレジスタ構成/メモリでバッチリ!
 第2章信号処理に欠かせない工夫が盛りだくさん!Blackfinプロセッサ

 ピンをショート,基板を接続,ドラッグ&ドロップの3 ステップ
 第3章 本書特製! プログラム書き込みツールの使いかた

 より使いこなすためのヒント
 Appendix 1 プロセッサに欠かせないフラッシュROMのしくみ

 バッチ・ファイルで書き込みを効率よく
 Appendix 2 コマンドラインで本格プログラミング

 信号処理を書き換えるだけのひな形を用意しました
 第4章 全28 種類! 専用エフェクト・プログラム

 ちょいと面倒だけどDSP の性能をフルに引き出せる
 第5章 高速演算に必須! 固定小数点プログラミング

 あると便利! 変換コネクタやUSB 給電アダプタ
 Appendix 3 Myエフェクト開発前にそろえておきたい機材

 高い周波数域をカット! ベース・ブーストにチャレンジ
 第6章 足し算と平均だけのシンプルな移動平均フィルタを試す

 ディジタルだからこそ! アナログにないキレ味バツグンのイコライザ
 第7章 設計ツールでスパっと! FIRフィルタを作る

 安定させればしめたもの! フィードバック構造でアナログ感を出せるベース・ブースト
 第8章 計算量が少なく実用的! IIRフィルタを試す

 Excel&アセンブラで限界にチャレンジ! 21.5Hz 〜 22kHz までをコントロール
 第9章 IIRフィルタを直列! 31チャネル・グラフィック・イコライザ

 250ms の時間差で音を出力! 反射音もシミュレートできる
 第10章 19.2Kバイトのメモリに貯めて遅延操作! ディレイ/ リバーブ

 スイッチでエフェクト切り替え&ロータリ・ボリュームで効きを調節
 Appendix 4 これぞ自作! コンパクト・マルチ・エフェクタの製作

 周波数発振器LFO と原音を乗算して周期的に出力の強弱をつける
 第11章 正弦波を生成してコントロール! 左右のチャネル音量を自動的に変えるオート・パン

 原音に乗算する正弦波の帯域を変えるだけ! オート・パンのプログラムをちょこっと改造
 第12章 AM変調で音量や音程を変える!トレモロ/リング・モジュレータ

 出力サンプリング速度を変えて音程をゆらす! 補間でよりなめらかに
 第13章 FMラジオと同じ周波数変調を試す! ビブラート

 サッと試せる! ビブラートのプログラムをちょこっと改造するだけ
 第14章 変調信号を原信号に加算して音を多重化! コーラス

 音量に合わせて中心周波数をうねうね! 低域と高域をカットして特徴的に
 第15章 係数を動的に変える便利なフィルタを試す! オート・ワウ

 アセンブラ命令で高速クリップ! オーディオでは使わない「ひずみ」に挑戦
 第16章 ゲインを過剰に上げてフィルタでなめらかに!ディストーション

 オート・ワウ/ディストーション/リバーブの3 段構成! パソコンからパラメータを調整できる
 第17章 音の特性を可変! マルチエフェクタに挑戦

 ボリューム,スライド・スイッチ,ロータリ・エンコーダ,液晶,microSDスロットでパワーアップ!
 第18章 持ち運び放題! 専用拡張基板で作るグラフィック・イコライザ
特集 ブラシ付きカラステッピングまで!初めての制御回路作り-モータ&ロボット×FPGA
本書は高速大容量ストレージ・デバイスの代表格である,シリアルATA接続のHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)とFPGAを接続する方法について解説します. 現在でも容量当たりのコストが最も安価なストレージ・デバイスはHDDです.秋葉原では1TバイトのHDDが1万円を切り,4TバイトのHDDも2万円程度で購入できるようです. FPGAとシリアルATAを接続するためには,高速ギガビット・トランシーバを内蔵したFPGAが必要ですが,昨今ではFPGAの高機能化/低価格化で,エントリ・レベルのFPGAでもGen1世代のシリアルATA(1.5Gbps)なら接続が可能になっています. またストレージ・デバイスとしてHDD/SSDだけではなく,こちらも大容量化が進んでいるフラッシュ・メモリ・カードとしてSDカードも取り上げます. SD,SDHC,SDXCと規格が進化していますが,UHS-Iといったより高速な転送が可能な規格も登場しています.
目 次


特集 高速シリアルATA×FPGA


[高速大容量ならシリアルATA!]
シリアルATA,SDメモリーカード,USBストレージ…
プロローグ ストレージ・デバイスのいろいろと接続インターフェース

[シリアルATAは難しくない]
既存IPコアを使う場合でも,理解して欲しいポイントがある
第1章 シリアルATA(SATA)の基礎知識

[最もよく使われるFATとは]
ストレージ上にファイルを格納するさまざまなルール
Appendix 1 ファイル・システムとは何か?

[低コスト・ファミリでもSATA対応]
高性能Virtex-5向けに記述されたコアを安価なSpartan-6LXTシリーズに
第2章 Xilinx社製FPGAへのSATAコアの移植

[ハイビジョン非圧縮動画の記録もできる]
4チャネル束ねて使えば1Gバイト/秒の怒涛の超高速転送を実現できる
第3章 Altera社製FPGAへの市販SATAコア実装事例

[OpenCoresのSATAコアは使えるか?]
SATAコネクタがなくてもPCI Express評価ボードがあればつながる
第4章 オープン・ソースSATAコアで高速アクセスを体験!

[IDEならどんなFPGAでもつながる]
CompactFlashカードをTrueIDEモードでFPGAと接続
Appendix 2 まだまだ使えるパラレルATA(IDE)のつなぎかた

[SPI通信コアを実装]
入門FPGA評価ボードDE0とMicroBoardで試せる!
第5章 SDメモリーカードをつなげてFPGAでお手軽ストレージ

[PCとファイルをやり取りするには必須!]
SDカードにセクタ単位でアクセスできたら,次はファイル単位でアクセス
Appendix 3 FATファイル・システムFatFsの移植

[何でもつなぎたいけどインターフェースは一つがいい]
USBフラッシュ・メモリはもちろん,HDDもSDメモリーカードもUSBに変換
Appendix 4 各種ストレージをUSBインターフェースで接続する


最新技術

[続々と評価ボードが登場]
安価な評価ボードが続々登場!どれを選べばいいの?
ARM Cortex-A9コア内蔵FPGA搭載評価ボード選択ガイド

[オリジナルZynqボードを作ろう!]
SO-DIMM形状CPUモジュール“ZynqDIMMモジュール”の設計を例にした
ZynqDIMMモジュール搭載キャリア・ボードの設計例

[OpenCLはGPUだけじゃない]
Altera社製FPGA Stratix VをOpenCLで開発できる
OpenCL for FPGAの概要と活用例

[ARM純正開発ツールも使える!]
LinuxやAndroidも動く全部入り最新FPGAの研究 ~アルテラ SoC編~
ARM Development Studio 5(DS-5)Altera Editionの紹介とデバッグ手法


基礎解説

[Cyclone VにDDR3 SDRAMをつなげる]
定番&最新FPGAの研究 ~Altera編~
DDR系DRAMメモリの使い方

[FPGAを使いこなすポイントの一つ]
定番&最新FPGAの研究 ~Xilinx編~
FPGA内蔵機能 ~ブロックRAM,DSP,DCM ~の使い方

[安定動作には電源も重要]
電圧と消費電流だけではない,過渡応答特性も重要な
FPGA電源設計の勘所

[バージョン管理もできる!]
オープン・ソース・プロジェクトに最適なソーシャル・ネットワークの活用
github入門 ─そのコードgithubで公開しませんか?

[IPコアの活用技法を体験]
無償で使えてよりどりみどり!オープン・ソースIPコアの研究
PS/2コントローラでキーボードやマウスを接続する

[IC 1個でもここまでやれる]
カメレオンIC PSoCの研究
PSoC 4 Pioneer Kitを使ってみよう
特集 高速Ethernet×FPGA-通信のメカニズムとオープン・ソースIPコアを徹底研究
Interface 2013年5月号増刊

FPGAマガジン No.1
高速ビデオ・インターフェース×FPGA

“FPGAマガジン”は,FPGAをメインとしたプログラマブル・デバイスの活用方法を紹介していきます.
 FPGAマガジン No.1の特集はディジタル・ビデオ・インターフェースのFPGAへの実装方法について解説します.FPGAが多く使われている分野の一つとして画像処理関連があります.処理した結果を表示するためには,ディスプレイに映像を表示するのが一般的で,その表示インターフェースとしては,近年ではDVIやHDMI,DisplayPortなどのディジタル・ビデオ・インターフェースが使われています.本書ではこれらディジタル・ビデオ・インターフェースの各種仕様や,それを実現するための回路構成例,システム設計事例,FPGA設計事例について解説します.
 また特集以外にも,現在主流のFPGAにはどんなものがあるか,ARMコア内蔵FPGAの使い方,無償で使えるソフトCPUコア,オープンソースIPコアの活用,高位合成ツール入門など,FPGAに関連する各種話題も解説しています.

目次


特集『高速ビデオ・インターフェース×FPGA』


モニタ直結!DーAコンバータやトランスミッタはもう要らない
プロローグ ビデオ・インターフェース完全ディジタル時代到来

【アナログもディジタルも基本はいっしょ】
ディジタル・インターフェースの超定番DVI/HDMIを理解するために
第1章 元をたどればやっぱりアナログ・ビデオ信号

【DVIとHDMIは互換性あり】
ディジタル・ビデオ・インターフェース 基本中の基本
第2章 三大インターフェース DVI,HDMI,DisplayPortの仕様

【トランスミッタICを使うと簡単】
定番品からアナログRGB出力タイプ,モニタ開発用のレシーバまで
第3章 DVI/HDMIトランスミッタ/レシーバICのいろいろ

【Zynq入門にはZedBoardが最適】
ナンテいい時代!こんなに高機能なのに今すぐキットで誰でも試せる
Appendix ソフトもハードもプログラミング!ARM Cortex-A9搭載FPGA Zynq

【まずはDVIから始めよう】
トランスミッタIC不要!FPGAと直結!
第4章 実験研究!DVI&DisplayPort対応のディジタル・ビデオ表示回路

【そんな回路でDVI表示ができるわけがない!】
抵抗&コンデンサだけのシンプルなDVI表示回路でモニタに直結
第5章 FPGAスタータ・キットDE0で研究!ディジタル・ビデオ差動信号

【フルHDインベータ・ゲームも動く!】
FPGAでトランシーバ回路とレシーバ回路を作ってみた
第6章 HDMI出力のフルHD CMOSカメラとHDMI入力画像処理ボード


最新技術

【シミュレータを使って今からでも設計を開始できる】
ARM Cortex-A9搭載!全部入り最新FPGAの研究 ~アルテラSoC編~
アルテラSoCの概要と開発ツールの紹介

【スタータ・キットZedBoardで試せる】
ARM Cortex-A9搭載!全部入り最新FPGAの研究 ~Zynq編~
開発ツールPlanAheadの使い方とZedBoardのOLEDの制御方法

【Cyclone,Arria,Stratixの3シリーズ】
定番&最新FPGAの研究 ~Altera編~
歴代デバイスの変遷と最新デバイスのラインナップ紹介

【最新デバイスは7シリーズ】
定番&最新FPGAの研究 ~Xilinx編~
デバイスの特徴と開発ツールの概要

【IC 1個でもここまでやれる】
カメレオンIC PSoC3/5 の研究
PSoCの使いどころとPSoC3/5の概要

【ARM Cortex-M3コア搭載でアナログにも強い!】
SmartFusionで作るMyワンチップ・マイコン
ARM系CPUコア搭載FPGAの使い分けとSmartFusionの概要


基礎解説

【IPコアの活用技法を体験】
無償で使えてよりどりみどり!オープン・ソースIPコアの研究
WISHBONEバスとPWMコントローラの接続

【HDLを1行も書かずにFPGAマイコンを使おう!】
Nios IIのアーキテクチャと「Hello World」チュートリアル
FPGAスタータ・キットDE0で初体験!無償ソフトCPUコアNios II/e入門

【誰でもプログラミング言語Cで回路が作れる】
高位合成言語Impulse Cによる画像処理アルゴリズムの実装
高位合成の使いどころと最適化の勘所

【MicroBlazeでも無償で使えるバージョンが登場!】
USBドングル型のお手軽FPGAキットMicroBoardでチョコット体験
無償ソフトCPUコアMicroBlaze MCSでハード&ソフト作り
Hello Worldから始めるFPGA入門-2大メーカーXilinx、Alteraのお手軽ボードでチョコッと体験!
インターフェースZERO(Interface 2012年9月号増刊)

ややこしい処理を交通整理!プログラムの使い回しOK!
インターフェースZERO No.03
OSで楽チン!32ビット・マイコン開発

さまざまな機能を持った32ビット・マイコンの開発には,リアルタイムOSが当たり前になりました.
 本書では,リアルタイムOSを使ったプログラミング方法を分かりやすく解説します.付録DVD-ROMには,ソフトウェア開発がすぐに行える開発環境とサンプル・プログラムが収録します.収録されている開発環境を使えば,組み込み開発特有の面倒な開発環境を構築する必要がなく,すぐにリアルタイムOS特有のプログラム開発方法を実践的に学べます.
目次


ソフトウェア開発環境を楽々構築!
付属DVD-ROMについて

実際に開発したソフトウェアを動かしたい人のために
ハードウェアの入手法

仕事をサッと整理して,CPU社長をバリバリ働かす
プロローグ OSは優秀な秘書!


第1部 リアルタイムOSを使ったプログラミング方法

32ビット・マイコン開発で使われる
第1章 リアルタイムOSの機能を理解しよう
1.1 決められた時間内に仕事を終わらせる
1.2 タスクが待ち状態になることにより,複数のタスクを実行できる
1.3 過去に作ったソフトウェアやミドルウェアを活用する
1.4 ハードウェアをソフトウェアから隠すしくみ
コラム1.1 組み込みシステムの特徴
コラム1.2 RTOSとWindowsやLinuxは何が違うのか

VMware Playerを使用して,ソフトウェア開発環境を動かす
第2章 付属DVD-ROMを使用して開発環境を構築する
2.1 VMware Playerのインストール方法
2.2 VMware仮想マシンHDDイメージの解凍方法
2.3 VMware仮想マシンHDDイメージの起動方法
2.4 各ソフトウェアを起動してみよう

自分のパソコンに開発環境を構築したい人のために
Appendix1 開発環境のインストールと設定方法
A1.1 開発環境はUbuntu Linux
A1.2 環境変数を設定してパスを通す
A1.3 GCCのインストール
A1.4 Eclipseのインストール
A1.5 lpc21ispのインストール
A1.6 JTAG ICEとOpenOCDのインストール

リアルタイムOSを使って,LEDを点滅させる
第3章 プログラムをビルドする方法
3.1 今回使用するRTOS「TOPPERS/ASP」とは
3.2 ARMマイコン基板と無償の開発環境を用意する
3.3 プログラムをビルドする方法
コラム3.1 TOPPERS/ASPは移植しやすいOS

RTOSプログラミング・テクニック(1)
第4章 時間に合わせた処理を記述する方法
4.1 指定した時間が経過した後に1回だけ処理する方法
4.2 周期的な処理を記述する方法
4.3 LEDを点滅させるプログラムの作成
4.4 何らかの事象(イベント)をきっかけに実装する処理
4.5 割り込み処理を使って外部信号を同期する方法
4.6 この処理の邪魔はさせない!排他制御をする方法
コラム4.1 コンフィグレーション・ファイル作成時のエラー

RTOSプログラミング・テクニック(2)
第5章 タスク間でデータをやり取りする方法
5.1 ビット・データを扱う
5.2 イベント通知をビット・データで行う
5.3 データ・キューを使った汎用データの送受信
5.4 データ・キューの使用例:可変抵抗の値を読み出す
5.5 メール・ボックスを使った汎用データの送受信
5.6 スイッチと可変抵抗の値を同時に取得する
コラム5.1 優先度付きデータ・キュー
コラム5.2 メール・ボックスの本来の使い方

RTOSプログラミング・テクニック(3)
第6章 メモリやI/Oを管理する方法
6.1 プログラミングにおける資源
6.2 資源の管理方法
6.3 固定長メモリ・プールでメモリ管理をする
6.4 個数により管理
6.5 時間の管理

複数のOSで動作するプログラムを作成する
第7章 簡易タイム・レコーダの製作
7.1 作成するアプリケーションの概要
7.2 簡易タイム・レコーダのハードウェア構成
7.3 ソフトウェアの構成を検討する
7.4 タスク・ハンドラ処理の設計
7.5 詳細な設計とプログラムの記述
7.6 作成したプログラムの動作チェック
コラム7.1 初めての電子工作
コラム7.2 FeliCaカード・リーダが壊れた!?


第2部 リアルタイムOSの移植にチャレンジしよう

コンパイラやアセンブラ,リンカの動きを理解する
第8章 ターゲット・ハードウェアで実行できるコードを生成する方法
8.1 CPUが実行できるコードにコンパイルする
8.2 プログラムをターゲット・システム用に変更する
8.3 ユーザ・アプリケーションを作成する
8.4 スタートアップ・ルーチンを作成する
8.5 配置情報を与えるLDスクリプト
8.6 実行ファイルを生成する
8.7 ROM用のデータを変換する
8.8 Makefileでコンパイルする

デバッガのシミュレーション機能を使ってみよう
第9章 GDBを使ったプログラムのデバッグ 139
9.1 GDBのシミュレーション機能を使う
9.2 テキスト・ウィンドウに表示される機能――TUIデバッグ
9.3 JTAG ICEを使う
9.4 レジスタを変数化する方法
コラム9.1 GDBコマンド・ライン・インターフェース

RTOSを移植するための準備作業(1)
第10章 ARMマイコンLPC2388の機能をチェックする
10.1 ARMマイコン「LPC2388」の構造
10.2 LCP2388の単体機能を確認する
10.3 ベクタのリマップとVIC割り込み
10.4 タイマ/PLL/ROM化
コラム10.1 ARMマイコン基板のフラッシュROMへの書き込み
コラム10.2 GDBの操作がうまくいかないとき
コラム10.3 ROMに焼いたプログラムに注意

RTOSを移植するための準備作業(2)
Appendix2 TOPPERS/JSPの移植に必要な情報を集める
A2.1 移植するときに参考になる文書
A2.2 移植の観点から見たTOPPERS/JSP

ステップアップで移植の手順を理解する
第11章 ARMマイコンLPC2388にRTOSを移植してみよう
11.1 移植に必要な変更点を確認する
11.2 ファイルのエンコード方式を変換(step_01_original)
11.3 コンフィギュレータのビルド(step_02_gpp43)
11.4 Sourcery でのビルド試験(step_03_codesourcery)
11.5 LPC2388 用のディレクトリを作る(step04_copied_from_integrator)
11.6 空のシステム依存部を作る(step_05_build_only)
11.7 sys_defs.h の修正(step_06_sys_defs_h)
11.8 sys_config.h の修正(step_07_sys_config_h)
11.9 シリアル・ドライバの実装(step_08_serial)
11.10 LD スクリプトの実装(step_09_ld)
11.11 割り込みの実装(step_10_vic)192
11.12 タイマの実装(step_11_timer)
11.13 PLL の実装(step_12_pll)
11.14 ROM 化(step_13_flash)
コラム11.1 arm-none-elf-gccとarm-none-eabi-gcc
コラム11.2 TOPPERS/JSPはどの程度の規模のプログラム?
コラム11.3 Integratorとは?
コラム11.4 ARM7TDMIとARM9TDMIのプログラミング・モデルの違い

簡単なアプリケーションを動かしてみよう
第12章 RTOSでLEDを光らせるはじめの一歩
12.1 簡単なプログラムをビルドする
12.2 目的に合わせて最適化するコンフィギュレーション
12.3 割り込みハンドラを定義する
12.4 CRE_TSK によるタスクの生成
12.5 アプリケーションを作る

分からない言葉が出てきたら,ここでチェック!
本書で使われる用語解説
メカニズムが分かれば,思い通りに動かせる
インターフェースZERO No.02
マイコンの仕組みとプログラミング

マイコンは,記述されたプログラム通りに動作します.思い通り動かない場合は,マイコンの仕組みや考え方をちゃんと理解してプログラムしていないのかもしれません.
 本書では,マイコンの仕組みを分かりやすく説明し,マイコンを思い通りに動かすテクニックを解説します.さらに,LEDを点灯させる基本制御やアナログ入出力についても解説します.

目次


マイコンの中をのぞいてみよう!
第1章 コンピュータの仕組み
1.1 コンピュータの仕組みは今も昔も同じ
1.2 処理内容の記憶はメモリにお任せ!
1.3 CPU 内の各パーツの動作を見てみよう
1.4 入出力装置にはいろいろなものがある

人間にわかりやすい言葉でハードウェアを制御する
第2章 マイコンはC言語でプログラムする
2.1 機械語→アセンブリ言語→ C言語
2.2 C言語はハードウェアを制御できるから特別!
2.3 マイコンの中でC言語はこう動く
コラム2.1 分岐命令の動作を考えてみよう!

組み込みプログラミングを究める第一歩
第3章 CPUを動かすアセンブラの基本命令
3.1 CPUは違っても命令の基本は同じ
3.2 (1) データ移動命令 ~CPU内部でデータを移動させる~
3.3 (2) 論理演算命令 ~AND,OR,XOR,シフト/ローテート~
3.4 (3) 算術演算命令 ~四則演算する方法~
3.5 (4) 分岐命令 ~命令の順番を変更する~
コラム3.1 アドレッシング・モードのいろいろ
コラム3.2 10進数から2進数への変換するポイント
コラム3.3 いろいろなスタックの使われ方
コラム3.4 ポインタは単なるアドレス・レジスタに過ぎない

PIC,AVR,8051,6502/65C02,SH,ARM,MIPS
第4章 マイコンの種類と選択方法
4.1 あらゆる電子機器が組み込みシステム
4.2 組み込み向けマイコンにはさまざまな種類がある
4.3 組み込みマイコンを選ぶポイント
コラム4.1 最近のマイコンと電子機器の傾向
コラム4.2 プロセッサをどう勉強するか
コラム4.3 印象に残るマイコンのアーキテクチャ

組み込みの神様へごあいさつ「エルチカ」
第5章 マイコンを使って,LEDを自由自在に光らせる
5.1 マイコンから信号を出す!信号を取り込む!
5.2 決められた周期(タイミング)でLEDを点灯させる
5.3 キーボードのデータを読み込もう
5.4 LEDを点灯させるハードウェアの基本
5.5 液晶表示器の使い方
コラム5.1 MOS ICの出力ポートの特性

ディジタル・アナログ変換のテクニックを学ぶ
第6章 アナログ信号の入出力に挑戦!
6.1 マイコンでアナログ信号を読む方法
6.2 マイコンから音声を出力するテクニック
6.3 モータを制御する基礎知識
コラム6.1 コンデンサの容量と抵抗値の積が時間量として扱える
コラム6.2 A-Dコンバータの選び方

ワンランク上のプログラミング技術を習得する
第7章 割り込み処理やステート・マシン制御を理解する
7.1 プログラムは複数の処理の組み合わせ
7.2 割り込み機能を理解しよう
7.3 ステート・マシンで効率化を図る
7.4 低消費電力を実現する仕組みとテクニック
コラム7.1 ワンランク上の割り込み処理テクニック
コラム7.2 ハード/ ソフトに多用されているステート・マシン

デバッグ手法を習得して,問題解決能力を高める
第8章 デバッグの基礎知識 ―16 カ条―
8.1 事件ファイル(その1) ― 両替屋ニセ申告事件
8.2 事件ファイル(その2) ― 町役場リセット事件

マイコン基板の信頼性を決める縁の下の力持ち
第9章 電源/ クロック/ リセットとメモリ・バスの設計
9.1 トラブルの種は尽きない
9.2 電源周りの設計
9.3 クロック周りの設計
9.4 リセット周りの設計
9.5 メモリ周りの設計

マイコンに周辺回路を拡張するための
第10章 ロジックICの基礎知識
10.1 ロジック回路図記号の基本
10.2 ロジックICから学ぶ回路の基礎知識
10.3 最も基本的な入出力装置を接続する回路


アナログとディジタルの違いから2 進数演算方法まで
Appendix マイコンの基礎となる技術を復習しよう
A.1 ちょっと昔にタイプスリップ!
A.2 アナログとディジタルの違い
A.3 ディジタルで扱う数や文字の表現法とその性質
A.4 浮動小数点数の計算方法と注意点
コラムA.1 電子回路の計算には欠かせない「オームの法則」
コラムA.2 ハード・ディスクの容量は本当は何バイト?
コラムA.3 携帯電話はスーパコンピュータと同じくらいすごい!
コラムA.4 半導体デバイスの発展の歴史を振り返る
アーキテクチャ分析やモデリングの基礎からリアルタイム・システムの考え方まで
組み込みシステム開発に役立つ理論と手法

組み込み製品開発の現場では,常に新しい技術やツールが登場し,それらを理解しながら使いこなしていくことが必要になります.しかし,使用するツールなどが高機能になるにつれて,現場の技術者は基本的なことがわからなくなったり,なおざりにされたりする傾向にあります.そのような状況において,組み込み開発を担当する技術者が必要とする基礎知識を整理した本書が役に立ちます.
※本書は,2003年に出版された「リアルタイム/マルチタスクシステムの徹底研究」を改訂したものです.

目次

第1章 なぜ組み込みシステムにアーキテクチャが必要か
 1.1 ハードウェア・アーキテクチャとソフトウェア・アーキテクチャ
 1.2 設計とアーキテクチャ
 1.3 アーキテクチャの表現
 1.4 アーキテクチャ前駆体
 1.5 アーキテクチャとUML
 1.6 ソフトウェア構造の種類
 1.7 アーキテクチャ・スタイル選択の重要性
 1.8 汎用アーキテクチャ・カタログの例
 1.9 専用アーキテクチャ・カタログの例
 1.10 その他の専用アーキテクチャ

第2章 上流開発工程が性能と品質を決める
 2.1 ビジネス・モデリングと要求定義
 2.2 ビジネス・モデルとドメイン・モデル
 2.3 問題フレーム
 2.4 人の扱いをどうするか
 2.5 数理モデル
 2.6 要求項目の抽出

第3章 状態マシンで動作が記述できる
 3.1 状態マシンの役割
 3.2 状態マシンの種類
 3.3 UML の状態図
 3.4 状態マシンの設計
 3.5 時間オートマタ

第4章 モデリングが設計に役立つ
 4.1 モデリングとUML
 4.2 アクティブ・オブジェクトとは
 4.3 アクティブ・オブジェクト・モデリング
 4.4 構造化クラス

第5章 オブジェクト指向を導入する手始め
 5.1 C による抽象化プログラミング
 5.2 抽象データ型とは
 5.3 相互運用性および開放性のサンプル
 5.4 抽象化プログラミングの特徴と限界

第6章 マルチタスク・システムとは何か
 6.1 CPU 効率の追求からソフト開発効率の追求へ
 6.2 リエントラント
 6.3 機能分割と時間分割
 6.4 goto 文との類似性
 6.5 並行化の粒度
 6.6 アトミック・アクション
 6.7 リアルタイムOS の種類
 6.8 オブジェクト指向のアプローチ
 6.9 同期と非同期
 6.10 反復型開発

第7章 マルチタスク・プログラミングを実装する方法
 7.1 ロードと起動の違い
 7.2 タスクの構造
 7.3 Java のマルチスレッド・プログラミング
 7.4 並列構造におけるタスクの待ちの形態
 7.5 タスクが待たない並列構造

第8章 リアルタイムOS の役割とタスクの詳細
 8.1 main( )の前,printf の向こう側
 8.2 リアルタイムOS は何をするか
 8.3 タスクとは何か
 8.4 タスクの実体
 8.5 TCB(タスク・コントロール・ブロック)
 8.6 周期タスクと非周期タスク
 8.7 ドライバと割り込み処理

第9章 リアルタイム処理とは時間的制約を守ること
 9.1 時間領域の仕様
 9.2 期限付きの時間的制約
 9.3 冗長性に関する時間的制約
 9.4 物理系からの時間的制約
 9.5 データとしての時間とコントロールとしての時間
 9.6 周期のばらつき制御
 9.7 時刻の修正
 9.8 因果関係の推測――物理時間とコンピュータが扱う時間
 9.9 実現不可能な時間的要求
 9.10 ビジネス系アプリケーションとの違い

第10章 リアルタイムOS に要求される機能
 10.1 最悪実行時間(WCET)
 10.2 スケーラビリティ
 10.3 もっとも簡単なタスク・モデル
 10.4 RTOS を使ったタスク・モデル
 10.5 割り込みとスラッシング
 10.6 待ち状態がある場合のタスク・モデル
 10.7 リアルタイム同期のしくみ
 10.8 時間の扱い
 10.9 エラー検出はRTOS の役割
 10.10 市販RTOS について

第11章 優先順位逆転を防ぐ方法
 11.1 クリティカル・セクションとは
 11.2 リアルタイム同期

第12章 さまざまなリアルタイム・スケジューリングの手法
 12.1 NP 完全問題
 12.2 タスクの時間的属性
 12.3 スケジューリング方式の分類
 12.4 EDF 法(Earliest Deadline First)
 12.5 Bratley のアルゴリズム
 12.6 LDF 法(Latest Deadline First)
 12.7 実行順序付きEDF 法
 12.8 RM 法(Rate Monotonic)
 12.9 LLF 法とESF 法
 12.10 DM 法(Deadline Monotonic)
 12.11 オーバヘッド時間
 12.12 タスク間依存関係がある場合

第13章 スケジュール可能性を判定する方法
 13.1 スケジュール可能性とCPU 使用率
 13.2 スケジュール可能の必要条件と十分条件
 13.3 RM 法とDM 法のスケジュール可能性判定
 13.4 EDF 法のスケジュール可能性判定
 13.5 クリティカル・セクションがある場合のスケジュール判定
 13.6 タスク・ブロック時間の計算
 13.7 オーバロードへの対応方法
 13.8 RED 法(Robust Earliest Deadline)
 13.9 プライオリティ・レベル

第14章 ソフトウェア・テストの基礎知識
 14.1 error とfault とfailure
 14.2 テストから見た組み込みシステムの特徴
 14.3 テストの種類
 14.4 バグの出方

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