Smalight OS搭載マイコンカー『走れ早川』号

2009/1/11 札幌国際情報高等学校にて開催されたジャパンマイコンカーラリー2009にて、Smalight OSを搭載したマイコンカー『走れ早川』号が出走しました。

マイコンカーラリーではリアルタイムOSはほとんど導入されていませんが、その要因として、以下の理由が考えられます。

• 対象マイコン H8/3048F-one の搭載メモリが少ない
  　(リアルタイムOSを導入するとメモリが不足する)
• 高速で制御するマイコンカーではOSオーバーヘッドが障害になる

※OSオーバヘッド：OSが実行される処理時間やOSが動くために必要なメモリ領域

Smalight OSは少ないメモリ容量で動作できるリアルタイムOSで、H8/3048F-oneのメモリ容量でも十分に導入できます。
また、OSを導入する以上OSオーバヘッドは避けられませんが、アプリケーションをタスク分割することで開発効率や保守性を向上させることができます。
今回、パフォーマンス向上というよりは、適切なタスク設計によりマイコンカー制御の機能を分割することで、見やすく、デバックしやすいプログラム構造を作ることを目的に、あえてリアルタイムOSを導入してみました。

はじめにシステムの論理モデルを検討し、その結果からタスク構成を検討していきます。
タスク間通信部、ドライバの定義も明確にしていきます。

次に、実際のシステムの目標性能を満足させるために各タスクの実行時間の十分性を検討していきます。
例えば、白線センサ読み込みの目標値250μ秒を実現するために、各タスクの実行時間、実行周期と実行タイミング等をよく考慮しながらSmalight OSのサービスコールを使ったタスク間の同期の取り方を検討します。 （現時点ではタスク間のデータ通信については考慮していません。）

次にタスク間のデータ通信について検討していきます。
タスク2(コース状況解析)からタスク1(制御タスク)へは以下のデータを通信する必要があります。

• ハンドル角度
• モータ速度(モード)

Smalight OSが提供するタスク間データ通信機能はイベントフラグとデータキューの2つですが、上記の２つのデータを通信するにあたり、データ長とオーバヘッドを考慮した結果、グローバル変数を使ったデータ通信が適していると判断しました。

このように、これまでOS導入が難しかったマイコンカーに対して、私共は、あえてOSを導入し、リアルタイム性の検討やタスク間の同期・通信を考慮しながら実装検討を行い、実際にSmalight OSを実装したマイコンカーを走らせることに成功しました。

本レポートは、Smalight OS搭載マイコンカーの開発工程をまとめたものです。

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レポート	版	発行日	サイズ
JMCR2009レポート Smalight OS搭載マイコンカーラリーの開発	Rev1.00	‘09.4.16	571k