【導入事例】リアルタイムOS「eT-Kernel」産業用ロボットのマルチコアプロセッサ移行を短期間で実現

Success P R Story eT-Kernel Success Story 産業用ロボットのマルチコアプロセッサ移行を短期間で実現。 eT-Kernelの採用により、シングルコア向けμITRON資産の9割を再利用。 株式会社アイエイアイ（開発部 ハードウェア第二課／ソフトウェア第二課） 1976年に設立された小型産業用ロボットのリーディングカンパニー。常に革新的な新技術を導入し、画期的な製品を 生み出している。自動化の進む自動車業界を中心に、電子部品・精密機器、家電、液晶・半導体業界をはじめ、食品・医薬 品などさまざまな製造現場において多数の採用実績を持ち、同分野では国内トップシェアを誇る。 　小型産業用ロボット市場で国内シェア し、およそ1ヶ月という短期間で移植を実現 ま動作させることができた。 50%以上を占めるアイエイアイ。豊富な製 した。「もし一から新規にドライバやアプリ 　マルチコア採用のチャレンジはシングル 品ラインアップを揃える同社の産業用ロ ケーションの開発をしていたら、こんなに短 コア資産の移行だけではない。「複数のコア ボットは、溶接や異物除去、切削、検査、塗 期間での移行はできませんでした。 を生かして、今までの処理をどうタスク分割 布など、製造現場における様々な工程の機 　μITRONとeT-KernelのAPIの差異は するか、コア間のデータの排他はどうする 能を担い、コスト削減や生産効率の向上に ラッパー関数を作成して吸収し、大きな問 か、といった点で頭を悩ませました」（アイエ 貢献している。今回、単軸／直交ロボット、 題はなく開発を進められました。」と、XSEL イアイソフト開発責任者）。たとえば、モー スカラロボットなどの各種ロボットを、PLC シリーズのソフト開発責任者は語る。 タに関わる処理は、動きに滑らかさを出す を使わずに単体でプログラム制御できるプ ためにタスク分割の見直しを行い、リアルタ ログラムタイプコントローラの最上位機種 マルチコア特有のチャレンジを超え、イム性が必要な箇所はAMPタイプのスケ 「XSELシリーズ」の新製品開発にあたり、 2～10倍のスループット向上 ジューリングモードを指定した。その結果、 アイエイアイは約10年ぶりにハードウェア 　アイエイアイがマルチコアプロセッサを 従来機種の2～10倍のスループット向上を プラットフォームの見直しを行った。生産 利用したのは今回が初めて。短期にソフト 達成できたという。 現場のニーズの高度化、多様化に伴って、 ウェア資産を移行できたのは、マルチコア 従来使用していたシングルコアCPUでは 特有の課題を解決できるeT-Kerne l 将来の製品展開まで長期に支援する コンピューティングパワーが不足し、リア Multi-Core Editionのスケジューリング技 イーソルのRTOSプラットフォーム ルタイム性能が満たせなくなってきたた 術による面も大きい。一般に、タスク間の同 　高い信頼性とリアルタイム性が求めら めだ。Arm® Cortex®-A9 MPCore™ 期・排他を行わずに優先度に頼ったスケ れ、一度採用したプラットフォームは10年 マルチコアプロセッサとFPGAが統合され ジューリングを前提にしたシングルコアプ 単位の長期間利用される産業機器市場。 たザイリンクス社製Zynq®-7000 Al l ロセッサ向け資産は、そのままではマルチコ 最近は、産業機器の機能安全規格 IEC Programmable SoC（以下Zynq-7000 アプロセッサ上で動かない。本来あとで実 61508への適合が課題になっているケー AP SoC）を採用した。従来別個に実装して 行されるべき低優先度プログラムが、空い スも多い。イーソルは、IEC 61508 SIL 4 いたFPGAも統合し、実装面積を減らすこ ているCPUコアで実行されてしまうなどの の第三者認証を受けたeT-Kernelに加え、 ともできた。 予期しないケースが発生するためだ。 各種サービスを含むトータルな機能安全 eT-Kernel Multi-Core Editionは、プログ 支援ソリューションを用意している。シング シングルコア資産の再利用により、 ラムが複数の任意のコアで実行される ルコアからマルチ・メニーコアをスケーラブ 短期間での移植が可能に SMP（Symmetrical multi-processing） ルにサポートするリアルタイムOSプラット 　従来機種のμITRONベースのシングル に加え、実行されるCPUコアを固定で フォームで、産業用ロボット開発の将来の コア資産の流用ができることを条件として、 きる A M P（ A s y m m e t r i c a l 製品展開にともなう様々なニーズにこたえ リアルタイムOSの選定を進めた結果、 multi-processing）のどちらもサポートす ていく。 μITRONの性能とアーキテクチャを引 る、イーソル独自の「ブレンドスケジューリ き継ぐイーソルの「eT-Kernel Multi-Core ング」技術を提供している。開発者がどちら Edition」を採用した。Zynq-7000 AP のモードでプログラムを動かすかを指定で お問い合わせ SoC向けのBSP（Boa rd Suppo r t き、さらにひとつのシステム/OS上で、両方 Package）や各種ミドルウェア、開発ツー のモードのプログラムを混在できる。AMP イーソル株式会社 エンベデッドプロダクツ事業部 ルが統合され、プラットフォームとして提供 モードを選択することで、シングルコアプロ 〒164-8721 東京都中野区本町1-32-2 ハーモニータワー されていたのも採用の決め手だった。実際、 セッサと同等の実行環境が整うため、シン Tel:03-5302-1360 E-mail:ep-info@esol.co.jp 従来機種のμITRON資産の9割を再利用 グルコア資産に手を加えることなく、そのま https://www.esol.co.jp/

S P R uccess Story eT-Kernel Success Story 電子オルガン初の複雑かつ繊細な音源処理技術を eT-Kernelを使ったSMP／AMP混在マルチコアシステムで実現 株式会社鈴木楽器製作所 1954年に設立された教育楽器の専門メーカー。楽器の開発・製造・販売に加え、生活の場に密着した音楽文化の普及活動にも 注力。「創造する心」をモットーに、緻密な設計と繊細な技術でハイクオリティの実現に取り組む。鍵盤ハーモニカ「メロディオン」 を主力製品に、ハモンドオルガン、打楽器、電子楽器などを展開。品質管理のため自社一貫生産を守り続ける。 開発部　技師長　冨江 正人 氏 　プロミュージシャンの間で高い知名度を 的に3段階でセンシングして、仮想的に9接 マルチコアプロセッサを利用した冨江氏は 有するハモンドオルガンは、日本の歌謡曲 点を創り出している。1つの鍵で9種類の音 「初めてのマルチコアプログラミングで、 やJ-POPなどにも使われており、ハモン を創り出すこの処理は、複雑で重い。XK-5 タスク分割を含め、随分悩みました。開発時 ドオルガンの名前を聞いたことがない人で の開発プロジェクト責任者の冨江氏は、 はeBinderのマルチプログラミングツール もその音色を耳にしたことのある人は多い i.MX 6 Quadをサポートしている国内外の で、システム全体を止めないデバッグを活用 という。ハモンドオルガンは、1934年に リアルタイムOSの情報を収集し比較し しました」と話す。イーソルのリアルタイム ローレンス・ハモンドによって開発された た結果、イーソルの「eT-Kernel MCE* OSベース統合開発環境「eBinder」は、 電子オルガンだ。特有のトーンホイールが （*Multi-Core Edition）」を採用した。 シングルコアシステムと同感覚で実行される パイプオルガンのパイプの代わりを担い、「eT-Kernel MCEには多彩な実績があり コアを意識せずにマルチコアシステム開発 複数の音を合成して深みのある音色を創り 信頼性が高いという印象があったこと、 を行える。CPUコアの使用効率や複雑な 出す。設置スペースに制約があり、高価な 海外OSベンダに比べてリーズナブルな価格 タスクの状態遷移、割込みなどを、直感的 パイプオルガンの購入が難しい中小の教会 であること、加えてサポートやドキュメント に分かりやすいグラフィカルな表示で検証 などで使われるようになり、その後ジャズや が日本語対応であることが採用の決め手 できるのが特長だ。 ロックンロールなど様々なミュージック でした」と言う。 シーンでも演奏されるようになった。鈴木 マルチコア本来の性能を最大限に 楽器製作所が開発した「XK-5」は、ハモン 引き出し、効率的にタスクを並列処理 鈴木楽器製作所がXK-5の開発に着手した ドオルガンの代表的機種で人気のあるビン 当初の計画では、開発期間は2年。高い テージの「B-3」のサウンドや演奏感、外観 　仮想マルチコンタクト鍵盤が織り成す 理想を掲げた初めてのマルチコアシステム を彷彿とさせるハイクオリティのモデルだ。 繊細かつ複雑な音を創り出すには、大量の 開発は想定を超える様々な壁があり、販売 そして、この音色を創り出すために『仮想 センシングデータのリアルタイム処理と、 開始まで丸3年掛かった。しかしその結果、 マルチコンタクト鍵盤』を新たに開発した。 様々な機能の並列処理の同時実行が不可 ビンテージ「B-3」に憧れる多くのコアな この実現には前機種「XK-3c」で使用して 欠で、この実現にeT-Kernel MCEの独自 ファンの期待を上回る、ハモンドオルガンの いたシングルコアCPUでは要求を満たせない。 技術が貢献した。eT-Kernel MCEは、プロ 新境地を生み出した。今後はXK-5開発で そこで鈴木楽器製作所が採用したのが グラムが複数の任意のコアで実行される 培った技術を活用し、下位モデルの開発に Arm® Cortex®-A9 MPCore™（4コア） SMP（Symmetrical multi-processing） 着手する予定だ。 を搭載したNXP社製i.MX 6 Quadである。 に加え、実行されるCPUコアを固定で きる A M P（ A s y m m e t r i c a l バーチャルな多列接点による高度な multi-processing）のどちらもサポート 音源処理は、マルチコア採用で実現 する、イーソル独自の「ブレンドスケジュー お問い合わせ 　仮想マルチコンタクト鍵盤の実現に、何 リング」技術を提供している。豊かな音源の イーソル株式会社 故マルチコアプロセッサが必要だったのか。 リアルタイム処理の実現に向け、SMP、 エンベデッドプロダクツ事業部 XK-5は物理的には61鍵だが、それぞれの AMPそれぞれのスケジューリングモードを 〒164-8721 東京都中野区本町1-32-2 ハーモニータワー 鍵が「どの程度押下されているか」を物理 使って、試行錯誤を重ねた。今回初めて Tel:03-5302-1360 E-mail:ep-info@esol.co.jp https://www.esol.co.jp/