組み込みソフトウェア開発スタートアップ

組み込みソフトウェアの開発に必要な、プログラムの動作原理と CPU やメモリといったハードウェアの知識、さらにモデリングとテストの考え方までを一冊で扱う入門書です。『組み込みソフトウェア開発スタートアップ』 (Design Wave Magazine 編集部 編、CQ 出版、2005 年 7 月 1 日発行) は DESIGN WAVE MOOK の一冊で、副題は「IT エンジニアのための組み込み技術入門」です。版元はこの分野にこれから取り組む人と、すでに取り組んでいて基本的な知識をしっかり学びたい人に向けた本と案内しています。

組み込みプログラミングの基礎からキャリア・パスまでの全 6 章

目次は第 1 章「組み込みプログラミングの基礎知識」に始まり、第 2 章「ハードウェアの基礎知識」、第 3 章「ハードウェアから見たソフトウェア」、第 4 章のモデリングの章、第 5 章のソフトウェア・テストの章を経て、第 6 章「キャリア・パスをイメージしてスキルアップを図ろう」で終わる全 6 章です。第 1 章は配列の実体とポインター、スタートアップ・ルーチン、論理演算とビット演算、共用体、キャスト、volatile、ポーリングと割り込み、同期と非同期の呼び出しを取り上げます。第 2 章はシリアルとパラレル、エッジ・トリガーとレベル・センス、タイマー、A-D コンバータと D-A コンバータ、DMA を扱います。第 4 章は状態遷移モデルの作成からシミュレータの作成へ進み、その節で紹介したプログラムのソース・コードは版元のサイトからダウンロードできます。

CPU とメモリの知識が組み込み開発で要る理由

パソコンで動くアプリケーションは、OS がメモリの割り当てや機器とのやり取りを肩代わりしてくれるため、CPU の仕組みを意識しなくても作れます。機器に組み込む制御のソフトウェアではその肩代わりが薄く、プログラムが電源投入からどの順で動き出すのか、変数がメモリのどこに置かれるのか、周辺の装置の状態がどのアドレスに現れるのかを、書き手が自分で把握しておく必要があります。C 言語 の volatile は、ハードウェアがプログラムの知らないところで値を書き換える場所を、コンパイラーの最適化で読み飛ばされないようにする指定です。装置の変化を定期的に見に行くポーリングと、装置の側から知らせてもらう割り込みのどちらを選ぶかも、応答の速さと処理の負荷のつり合いで決まります。

状態遷移のモデリングとテストを開発の全体像として扱う

版元の紹介文は、開発の全体像を把握するという意味で、テストやモデリングに関する知識も重要だとしています。ボタンの操作やセンサーの信号といった出来事に反応して動く機器は、取り得る状態と、どの出来事でどの状態へ移るかを ステートマシン として書き出す方法があり、第 4 章は状態遷移モデルの作成を扱います。パソコン上のシミュレータで振る舞いを先に確かめる方法と、テスト の手順をスクリプトにして繰り返し流す方法が、第 4 章と第 5 章の主題に含まれます。第 5 章はテストを担う人と組織、自動テスト、テスト・ケース作成の自動化、テスト・スクリプトを取り上げています。

本書の記述は 2005 年 7 月の刊行時点の技術環境を前提にしています。本書は、組み込みプログラミングの基礎からハードウェアの知識、モデリング、テスト、キャリア・パスまでを全 6 章に収めています。