◆　他のホームページは Google で検索して下さい、弊社のページはそれぞれのボタン、又はリンク先をクリックして下さい。

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◆　このページは制御システムエンジニア、及び通称マイコン（ マイクロ・プロセッサ CPU 、或いはマイクロ・コンピュータ MPU , マイクロ・コントローラ MCU ）関係の情報ページです、コンピュータの原理はなかなか理解しにくい面があります、そこで初心者の方でも理解しやすく噛み砕いて説明しております、学校等では得られない技術情報もあるでしょう・・・、少しでもお役に立てようなページを徐々に増やしてまいります。

　マイクロ・コンピュータの基礎的で原理を説明したページはこちらです。

◆ 日本の輸出ソフトウェアはゲームソフト・・・

　日本から輸出されているソフト・ウェアと言えばゲーム・ソフトです、それも欧米で批判されており歓迎されていないのです、一般的に売れているビジネスの殆ど欧米のメーカの製品です・・・、日本のソフト技術者の能力が無い訳ではなく、フリーウェア・プロジェクトに対し投資する大企業や個人投資家、政府関係が極端に少ないためなのです・・・。

◆　マイコンの内部を理解する・・・

　近年、なぜマイコンがこれほど普及したのでしょうか・・・、それは低価格で高性能で、且つ高機能・小型化・低消費電力となったからでしょう、高性能よりもその高機能で低消費電力・低価格な面が大変重要です、1970〜1980年代には、現在のシングル・チップ・マイコンと同等な機能を実装するためには数枚の基板、つまりMPUメモリボードや周辺の入出力ボード等でラックに実装していました、それで高価でした。

　現在のシングル・チップ・マイコンには下記のような周辺機能を約3 x 3 mm〜30 x 30 mm角の小型チップに実装しています、その周辺回路機能が大変役に立ちます、その周辺回路機能をいかに利用するかでそのプログラムの善し悪しが決まります。某PC用CPU ( Pentium等には ) にはその周辺機能回路が組み込み用MPUに比べ少ないため組み込み用途としての利用価値がないのです。

◆ 日本のフリーウェアに対して極端に少ない投資・・・

　米国では、Linuxやセキュリティのフリーウェアに対してのソフト開発資金の援助を積極的に行っておりますが、日本ではどうでしょう・・・、日本の政府関係では土建業関係への資金投資にしか興味がないと言う時代錯誤的な人たちがいかに多いことか残念でなりません・・・。

◆　マイコンの歴史

　オフィス・オートメーション(OA)関係パーソナル・コンピュータ ( PC ) にもマイクロ・コンピュータ（通称マイコン）が搭載されています、しかしマイコンはOA関係のPCだけに利用されている訳ではありません、むしろ工業製品や家電製品、自動車等の組込み製品のほうが圧倒的に利用されている個数が多いのです、自動車などは１個のマイコンではなく数個のマイコンでエンジンを制御したり、他の制御に多数のマイコンで制御しています。

　約30年前（1970年代）の高価な制御関係の大型コンピュータでは、現在のPCに搭載されているマイコンよりも性能面で遥かに低い性能でした、8bit 、又は16bit CPU で64kバイトの小さなメモリのコンピュータであったため、C言語などの高級言語を利用できずアセンブラ言語でメモリ節約を徹底的に行い開発しなければならないと言う、近年のマイコンとは比較にはならないほど低い性能だったのです。

　工場設備関係の制御装置やロボット関係では、或いは家電製品等では、必ずマイコンを利用しますので、そのマイコンの利用技術を主眼におき考察しております、制御関係の技術者を目指しておられる方にはご参考となるもと思っております。

　本格的なシステムでは、必ずMPUとメモリやI / Oボードの間とでバスで接続します、コンピュータの原理では、アナログ信号のように２本の信号ラインで接続するバスはシリアルを除けば（シリアルでも最低３本）殆どあり得ません、4ビットマイコンも存在しますが、一般的にはコンピュータの原理上最低のバス幅は8ビットです。

　マイコンでは、ビットとバイトの関係を理解しなければ、そのマイコンのファームウェア・ソフトをプログラミングすることはできません、プログラミングに於いてビット操作とビットシフト・ビットマスク処理を頻繁に必要とします、ビット操作とビットシフト・ビットマスク処理の記述ができなければマイコンのプログラミングには大変苦労するか、或いは完成しないでしょう・・・。

◆　マイコンと基本ソフト( オペレーティング・システムOS )

　マイコンはマイコン単体では動作しないのです、そのマイコンと言うハードウェアを動かすためのソフトが必要であり、それを基本ソフトと言い、その基本ソフトであるオペレーティング・システム( OS ) 、或いはそのOSを代行するようなソフトが必要です、人間がマイコン内部やマイコンの周辺回路を動かすように命令手順を記述したコードをプログラムと言います、そのプログラムでマイコンが動作します。

　マイコンを動作させるためのプログラムは、マイコンを動かす命令語などのコードの集まりであり人間には理解しにくいコードであり、そのコードをマシン語やオブジェクト・コードと言います、オブジェクト・コードは人間には理解しにくいため人間が理解しやすい高級言語で記述したソース・コードを高級言語で翻訳しオブジェクト・コードに変換します、つまりソース・コードをコンパイルすると言います、そのほうがプログラムの製作効率が格段に上がるのです。

　徐々にページを増やしてまいりますので、お楽しみに・・・。

◆　専門的なマイコンとOS関係

　多機能で高性能化した進化する組込みマイコン関係を考察してみましたので、こちらのページを参照、又制御関係に応用可能なOSとしてのLinux, FreeBSD, RealTimeOSが増えてまいりました、そのリアルタイムとしてのOS関係、及びTrusted OS関係はこちらのページを参照して下さい、リアルタイムなOSとしてマイクロカーネルが注目されております、そのマイクロカーネルMachはこちらのページです。

　リアルタイムOSでは、タスクのタイムスライスによるスケジューリングが大変重要です、某Windowsなどのスケジューリングではインタラプトの要因や他の割り込み要因によりオーバーヘッドの変化が著しくスレッド・スケジューリングにバラツキが発生します、つまり制御関係を応用するには不向きである訳です。

◆　専門的な制御技術

　最近の本格的なデジタル制御関係やDCS（ Distribted Control Sysytem ）制御関係, LinuxPLCやSoftPLC関係について考察しました、ソフト開発環境としてのSCADA / HNI, 及びネットワーク・プロトコルとしてのOPCプロトコル, HSMS / CECSプロトコルの問題点やそのソフトについて取り挙げてみましたので、こちらのページをご覧下さい。又Linux関係のSCADA / HMI 関係についてはこちらのページです、特殊なシーケンサ制御装置としてのPLC（プログラマブルロジックコントローラ）やLinuxPLC, SoftPLC関係の現状と課題についてはこちらのページです。

◆　ロボット関係へのマイコン応用

　近年、ロボットの開発も公的な機関や大企業で活発であり、テレビでも盛んに報道されています、今や二足歩行のロボットは当たり前な状況です、指先の触覚センサーなどや目の役割をする高速に追従するCCDカメラ, マイクから音声を入力し音声認識による反応と動作, 人間の脳の機能をさせる人工知能搭載, 高速に動作する腕などのメカ機構・・・などの年々進化しております、これは高機能・高性能化・低消費電力のシングル・チップ・マイコンが進化したことから実現できたのです。

　近年、進化した低価格で低消費電力、且つ超小型で周辺回路を内蔵したシングル・チップ・マイコンを応用すれば誰にでもロボットを製作することが可能です、ロボットの製作では走行機能や腕のアーム機能のメカニカル部分とそのメカを駆動する駆動回路は専門的な技術的な知識が必要です、モータと駆動回路の電気的な電流容量を間違えれば電気部品などを焼損してしまいます、又マイコンとこれらの駆動回路とのインターフェース回路も同様に電流容量を間違えればマイコンか電気部品などを焼損してしまいます。

　組み込み制御関係では、マイコンのプログラミングだけの技術的な知識だけでは通用しないのです、むしろハードウェアの技術的な知識が必ず必要でありプログラミングもハードウェアを良く理解していないと製作ができないでしょう・・・、パソコンとロボットをケーブルで接続してロボットを製作しているページを時々見かけますが、そのような必要があるのでしょうか・・・、不思議でなりません。

　１個の高クロックのMPUを使用し処理速度を上げなくても、複数個の低クロックMPUを使用して分散処理させれば十分な制御が可能です、そのMPU間のデータはCANなどでシリアル通信ネットワークすれば十分でありイーサネットのように難解でなくプログラミングも簡単であるため、ロボット向きです。

　メカニカル技術も進歩しており、金属やプラスチックの板の電流を流すと変型する特性を応用しロボットの手の指を駆動する製品を開発する中小メーカも存在します、モータを応用した場合にその駆動機構や駆動回路が複雑となり小型化や低コストとならないことがネックとなっています。

　マイコンを応用しロボットを製作する方法等については、そのページを徐々に増やしてまいりたいと思います。

◆　クラスタ関係

　　最近、複数台のコンピュータ使用による並列処理としてのクラスタの話題が多くなっております、検索サイトGoogleも数千台のLinuxマシンでクラスタ構築したことは有名です。

　　クラスタ関係のページはこちらです。

◆　マイコンの自動制御関係への応用

　専門的な自動制御関係へのマイクロ・コンピュータMPUの応用について取り挙げました、制御関係では高価格で高い消費電力のパソコン用PentiumのようなCPUを利用しません、低消費電力で低価格なMPUを利用します、高クロックのMPUが必要な制御分野はごく稀であり殆ど100MHz以下のMPUを多数個使用して分散処理させるのが一般的です。

　制御関係の周辺回路用のInput / Output ( I/O ) LSIは、10〜33MHz程度の低速なバス・クロックでありMPUだけを高クロックしても全体の性能向上とはならないのです、制御関係ではMPU内蔵のキャッシュ・メモリ自体もじゃまな存在となる場合もあります、一般的に制御関係では決められた時間に正確に処理することが大変重要であり、某OA用Windowsのように１つのアプリケーション・ソフトを高速に動かすと言う単純な機能では使い物にならないのです。

　制御関係では、OS自体が邪魔な存在となることもあります、数十マイク秒〜雛ミリ秒で制御させたい場合OSのオーバーヘッドは無視できません、正確性が要求される時にOSが他のタスクを実行中に優先度の高いタスクをコールするまでの時間も無視できなくなります、従ってOSを実装しないシステムも存在します。

　自動制御関係の実践的な基礎はこちらをご覧下さい。

◆　制御関係のエンジニアの方が大変な苦労したりや苦悩することは、予測できない突然発生する不具合や事故トラブルです、その原因はハードウェアの部品の故障や不良であったり、或いはソフトウェアのバグであったり、更にノイズや誘導電圧の影響であったり考えられない事象が発生します。

　そんな時、貴殿はどのように対応されるでしょうか・・・、そんな時こそ実力を発揮するのが真の制御システム・エンジニアです・・・、役に立つノウハウ技術や知識は殆ど経験なノウハウ知識でしょう・・・。

　自動制御システム、及び自動制御装置のシステムとしての制御不具合とその危険性やトラブル対応の関係のページはこちらです。

◆　OA関係のOSと制御用OS

　OA関係のOSであるWindows95/98/NT/2000/XP関係は沢山の著書やホームページがありますので、他のサイトのページをご参照下さい、今のところ掲示する予定はありません。BeOSやLinux, MacOS X, FreeBSDについて掲示したいと考えております、又制御関係のページでは制御装置とコンピュータ関係を分りやすく噛み砕いて説明しています。

◆　OSとしてのUinx, Linux関係

　Linux用エミュレータ・ソフトを電子手帳 ( PDA ) にインストールすればWindowsや68K Macのソフトを利用可能な状況となってまいりました、但し現状のPDAのCPUの性能が低いため実用的ではありませんが、将来、PDA用の高性能で低消費電力のCPUが登場すれば充分利用可能でしょう・・・、某PCのような低性能な割には高クロックで高い消費電力となる傾向にあり、バッテリ駆動時間が短くなるため携帯性の利便性がなくなりつつあります、その点PDAのほうが小型軽量でバッテリー駆動時間も１日以上となれば、ノートPCも不要になってしまうのでしょうか・・・。　'03/04/18

　Linux関係のページはこちらです。

　利用価値のあるフリーなOSとしての近年話題が多いLinux , PC用UINXなどについて、掲示しております。

　リアルタイム ( RealTime ) Linux関係はこちらを参照。

　マルチスレッド・プログラミング関係はこちらのページです。

◆　弊社のページもご参照下さい。

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