モジュールと標準を採用
IoT開発の面倒事を一掃する「プラットフォーム」の底力（1/2 ページ）
複雑なIoT関連のシステム開発を容易にして、かつ安全性も担保しやすくする。そんな理想的な開発手段となり得るのが「プラットフォーム」を利用した開発だ。
プラットフォームがIoT開発にもたらす可能性とは
モジュール化と標準化は、どちらも複雑さに対処する手法だといえる。そのことを理解する上での好例が、あらゆるモノ同士がネットワークを介してつながる「モノのインターネット（IoT）」だ。IoTは多様かつ複雑だが、一方でIoTを理解しやすくするモジュール化や標準化が進みつつある。モジュール化や標準化によって、IoTのシステムそのものや、システムを管理するソフトウェアの開発も大幅に容易になる。
IoTは、幾つかの主要コンポーネントから構成される。デバイス側から順に
- センサー／アクチュエータ（駆動装置）
- ゲートウェイ（エッジルーター）
- インターネット
- クラウドサービス
の4つだ。これらのコンポーネントが相互作用する実際の方法と、それぞれに必要なソフトウェアは、アプリケーションのニーズに大きく左右される。
センサー／アクチュエータとゲートウェイは、データの収集と実際の制御をするポイントになる。最終的には、全てインターネットやクラウドへ接続することになる。システムのエッジにある1台のマシン内に複数のセンサーやアクチュエータを配置し、ネットワーク経由でこれらにアクセスしたり、マシン内部のソフトウェアで制御したりできる。このマシン自体はゲートウェイへ接続する。
インターネット接続型組み込みデバイスが複雑になるのは、不思議なことではない。そのためモジュール化と標準化が欠かせない。
IoTシステムの開発プロセスでは、各作業をモジュールに分けて取り組むことが重要になる。モジュールに分割した開発作業の1つ1つを、プロジェクトに携わるチームや個人に割り当てる。各チームや個人は、自身のチームや共同作業をする他チームのメンバーとコミュニケーションを取り、あらかじめ定義した他のコンポーネントとのインタフェース仕様を考慮しながら、割り当てられたコンポーネントの開発に取り組むことになる。
こうした開発方式は、「プラットフォーム」で進める開発のごく初期の段階に適用することができる。
プラットフォームは難解なものではなく、既製のコンポーネントから構成される。通常、組み込みデバイス用プラットフォームは、マイクロコントローラーまたはマイクロプロセッサとOSから構成することになる。
OSは、周辺機器向けに必要な機能や通信プロトコル、ドライバの利用を可能にする役割を担う。このOSのハードウェア／ソフトウェアインタフェースは、既知の標準に完全に準拠する必要がある。開発者はこのプラットフォームで、必要なOSモジュールや通信プロトコル、周辺機器とそのドライバを追加しながら、さまざまな機能面での価値を加えることができる。
重要なのは選択するOSの特性だ。そのOSが、POSIX（UNIXの共通仕様を定めたAPI規格）など既知のAPIと連携する場合は、大きなメリットになる。理由は2つある。まずPOSIXのAPIはLinuxと同様、多くの開発者が精通していること。次に開発対象のシステムのニーズを満たす、POSIX準拠のサードパーティー製オープンソースソフトウェア（OSS）を数多く利用できることだ。
組み込みデバイスでは、OSにリアルタイムOS（RTOS：命令した動作をタイミングのばらつきがなく処理できるOS）を採用することが多い。RTOSを選定する際は、適切なプロセッサ（MCU、MPU）で稼働するかどうかが重要になる。他のプロジェクトで既に採用済みのプロセッサで稼働可能なRTOSを採用すれば、既存資産を有効活用できる。
もう1つの問題は、RTOSにはさまざまなアプリケーションのニーズに適したソフトウェアコンポーネントが無数に存在するのに、特定のプロジェクトで選択するのは多くの場合、その中のごく一部にすぎないことだ。こうしたソフトウェアコンポーネントには、通信プロトコル、ストレージシステム、浮動小数点演算、ビデオモジュールのような機能モジュールがある。
選択するRTOSには、プロジェクトに必要なコンポーネントが全てそろっているだろうか。そろっていないとしたら、そのRTOSのカーネルと連携するコンポーネントが見つかるだろうか。独自に作成する場合も含め、こうしたコンポーネントはテストが必要だが、その費用と時間はどの程度かかるだろうか――。こうしたことを検討する必要がある。
RTOSに付属するモジュールが事前にテスト済みで、ドキュメントがしっかりしているほど、テストや条件の確認なしでコンポーネントを使用できる信頼性が上がり、時間や費用が大幅に削減されることになる。
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