よくわかる組込みシステム開発入門ーー要素技術から開発プロセスまで

組込みシステム開発と言えば、従来は電子回路からアプリケーションまでの垂直型開発を意味し、おもな要素技術はミドルウェアよりも下位層、とくに OS とデバイス制御に大きなウェイトが置かれていました。しかし近年は、最下層から開発することはせずに、既存の OS あるいはミドルウェア以上でアプリケーションを直接開発するプラットフォーム型開発が主流となりつつあります。
このような状況を踏まえ本書では、最初に手を動かしながらプログラミングを体験し、組込みアプリケーション開発に必要な要素技術と関連する情報を体系的に学ぶことができる構成になっています。執筆陣は企業や大学で人材育成にも精通したプロフェッショナルです。さらに末章では組込み開発の現場で採用される開発プロセスも解説しているので、新社会人の研修テキストとしてもご活用いただけます。

『よくわかる組込みシステム開発入門ーー要素技術から開発プロセスまで』 (組込みシステム技術協会 人材育成事業本部 著、技術評論社、2021 年 2 月刊) は、LED を点灯させる最初のプログラムから、マイコンの周辺機能とリアルタイム OS、組込み開発の開発プロセスまでを 3 部 10 章と付録で扱う入門書です。版元の紹介文は、組込みシステム開発の中心が電子回路からアプリケーションまでを作る垂直型開発から、既存の OS やミドルウェアの上でアプリケーションを直接開発するプラットフォーム型開発へ移りつつあるという状況を述べ、本書はそれを踏まえた構成だと説明しています。版元のページには、大学と企業に所属する 9 名の編集委員会の名が載っています。

3 部 10 章の構成、LED の点灯から開発プロセスまで

Part 1「組込みの門をくぐってみよう」は Chapter 1 から Chapter 3 で、PC とボードの接続と設定の確認、LED の点灯と点滅、外部に接続した LED の制御、タイマー機能と割込みの実装を手を動かして進めます。Part 2「組込みシステムを支える技術」は、Chapter 4「マイコン基礎知識」、Chapter 5「外部の情報を知るための周辺機能」、Chapter 6「リアルタイム OS」、Chapter 7「組込みプログラミングでの注意事項」、Chapter 8「通信サービスとネットワーク技術」の 5 章です。周辺機能の章はシリアル通信、GPIO、アナログ情報、PWM、DMA、MMU を、通信の章は Ethernet、無線 LAN、Bluetooth / BLE、LPWA、赤外線通信、RFID、車載ネットワーク、セキュリティを取り上げます。Part 3「組込み開発の流れを知ろう」は Chapter 9「開発プロセス」と Chapter 10「開発プロセスに関連する用語と解説」で、ソフトウェア要求分析から方式設計、詳細設計、コーディング、単体テスト、ソフトウェア結合テスト、ソフトウェア適格性確認テストまでの工程を扱います。Appendix は電子計算機とマイクロコンピューター、電子計算機周辺の歴史、半導体技術、SoC (System on Chip) とマルチプロセッシングの 4 項目で、巻末に索引が付きます。

割込み、リアルタイム OS、排他制御という組込み固有の技術

PC で動くプログラムと組込みのプログラムの大きな違いは、ハードウェアとの距離にあります。組込み機器のプログラムはマイコンの上で電源が入っている間動き続け、センサーやスイッチの状態を、メモリの番地に割り当てられたレジスターを読み書きして扱います。コンパイラーは同じ番地を何度も読む処理を最適化で省こうとするため、ハードウェアが書き換える値には volatile 修飾子を付けて毎回読ませる必要があります。外部の変化を検出する方法には、状態を繰り返し確認するポーリングと、変化が起きた時に処理を呼び出させる割込みがあり、割込みを使えば待つ間に別の処理を進められる代わりに、割込み処理と本体の処理が同じデータを同時に触る競合に注意が要ります。リアルタイム OS は、複数のタスクを優先度に従って切り替え、決められた時間内に応答することを重視した OS です。タスク同士が共有の資源を使う時は ミューテックス やセマフォで排他制御を行いますが、資源を握った低い優先度のタスクが高い優先度のタスクを待たせる優先順位の逆転や、デッドロックが起きる場合があります。通信で外部の機器とデータをやり取りする時は、CPU ごとに異なるバイトの並び順である エンディアン を揃える処理も必要になります。

対象は学生と新社会人、ETEC の受験者

版元はオススメの対象として、これから組込みシステムを学ぶ学生と新社会人、組込みエンジニアに興味のある方、ETEC (組込みソフトウェア技術者試験) の受験者の 3 つを挙げ、紹介文では新社会人の研修テキストとしての利用にも触れています。組込みシステム技術協会のページによれば、ETEC は同協会が 2006 年末に開発し運営する組込み技術者向けの試験制度で、同じページで本書の発刊が案内されています (2026 年 10 月時点)。正誤表やダウンロードは版元のサポートページで案内されています (2026 年 10 月時点)。

本書は、ボード上の LED を動かす演習から、マイコンの仕組み、リアルタイム OS、組込みプログラミングの注意事項、通信技術、開発プロセスまでを 3 部 10 章と付録に収めています。