~Maker Interview~

メーカのHOTなトピックス、今最も注力している製品にフォーカスし、
開発現場や製品企画担当の方々に戦略や今後の方針を語っていただくコーナー。
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IoTデバイス構成に近い開発/評価ボード、RXマイコンによるクラウド・サービスの利用に向ける

近藤慶太郎氏 石黒裕紀氏 石黒裕紀 氏 近藤慶太郎 氏

 IoT(Internet of Things)市場が急速に拡大している。市場調査会社であるIDC Japanは、日本国内のIoT市場の規模が2022年に12兆円に達すると予測している。従って、IoTセンサー端末を構成するマイクロコントローラ(以下マイコン)やセンサー、無線通信モジュールなどの電子部品の市場規模も急拡大するのは間違いないだろう。
 さらに、急成長が期待されているのがクラウド・サービスだ。IoTシステムでは、さまざまな場所に取り付けたIoTセンサー端末を使って各種データを取得し、無線通信機能を介してクラウド環境にアップする。その後、クラウド・サービスを利用してビッグデータ解析を実行し、その結果をアプリケーションで活用するわけだ。

 ルネサス エレクトロニクスは、マイコン業界を牽引する半導体メーカーの1社である。民生用や産業用、車載用などの電子機器で数多く採用されている。当然ながら、こうした電子機器メーカーは、クラウド・サービスの活用を含めたIoTシステムの構築を急いでいる。そこでルネサス エレクトロニクスは、こうした電子機器メーカーの動きをサポートすべく、32ビット・マイコンの主力製品「RX65Nグループ」を使って、米アマゾン ウェブ サービスのクラウド・サービス「AWS(Amazon Web Services)」を利用するためのソリューションを開発した。

 ソリューションは3つ用意した。それぞれのソリューションは、どのようなものなのか。同社のIoT・インフラ事業本部 IoTプラットフォーム事業部 IoTプロダクトマーケティング第二部の近藤慶太郎(こんどう・よしたろう)氏と、IoT・インフラ事業本部 ソフトウェア開発統括部 ソフトウェアプラットフォーム開発部 ソフトウェア開発課 課長の石黒裕紀(いしぐろ・ひろき)氏に、各ソリューションの特徴や活用方法、ターゲットとする用途などを聞いた
(聞き手:山下勝己=技術ジャーナリスト)

RXマイコンに対応した3つのクラウド・ソリューションとはどのようなものか

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図1: 3つのRXクラウド・ソリューション

近藤 3つのクラウド・ソリューションのうち、1つめの「Renesas Starter Kit (以下RSK)のAmazon FreeRTOS対応」は、すでに2019年1月8日に発表したもの(図1)。2つめの「Renesas RX65N Cloud Kit」と、3つめの「統合開発環境 e² studioの Amazon FreeRTOS対応」は、今回新たに発表した内容である。

新しい2つのクラウド・ソリューションを理解するために、まずは1つめのRSKのAmazon FreeRTOS対応について説明してほしい

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図2: RSKのAmazon FreeRTOS対応の利用環境イメージ

近藤 RSKのAmazon FreeRTOS対応は、32ビット・マイコン「RX65N」を搭載した評価ボード「Renesas Starter Kit+ for RX65N-2MB」に、アマゾン ウェブ サービスが提供するリアルタイムOS「Amazon FreeRTOS」を組み合わせたものだ(図2)。RSKは、当社の標準的な評価ボードであり、32ビット・マイコンのほかに液晶ディスプレイ(LCD)・コントローラ機能や液晶パネル、SDカード・スロットなどを搭載している。通信機能は、有線通信のEthernetを備えている。

 RSKのAmazon FreeRTOS対応の最大の特徴は、AWS Device Qualificationの認定を得ている点にある。この認証は、今回の組み合わせに対して、AWS(Amazon Web Services)のクラウド環境に接続できることをアマゾン ウェブ サービスがお墨付きを与えるというもの。AWS認証を受ければ、アマゾン ウェブ サービスの公式サイトにリストアップされる。AWSへの接続が保証されるため、ユーザーは安心してRSKのAmazon FreeRTOS対応を利用できるようになる。

RSKのAmazon FreeRTOS対応の想定するアプリケーションはどのようなものか

近藤 想定する主なアプリケーションは、産業・家電・情報通信など多岐にわたる。例えば、産業用モーター機器の故障検知などが挙げられるだろう。温度や振動、位置などのデータを取得して、クラウド環境にアップし、そこでモーターの故障予測を実行する。その結果を元に、メンテナンスや部品交換などを行うわけだ。

 さらにスマート家電も有力なアプリケーションだと考えている。最近では、エアコンや冷蔵庫、洗濯機などもネットワークに接続され始めている。例えば、こうした白物家電にAIスピーカー機能が搭載されれば、家のどの部屋にいても、さまざまなスマート家電を音声で制御できるようになるだろう。例えば、当社のRXマイコンは、白物家電市場でのシェアが高い。従って、RXマイコンがクラウド・サービスに対応するソリューションを整備していくことで、今後ますます白物家電のスマート化に貢献できるだろう。

よりIoTの構成に近いボードを用意

前述のRSKのAmazon FreeRTOS対応もそうだが、対象となるクラウド・サービスにアマゾン ウェブ サービスのAWSを選択した理由は何か

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図3: Renesas RX65N Cloud Kitの利用環境イメージ

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図4: Renesas RX65N Cloud Kitの製品仕様
無線LAN(Wi-Fi)機能は、サイレックス・テクノロジーのWi-Fiモジュールで実現した。なおこのモジュールは、日本と北米、欧州の技適を取得しているので、購入後すぐに使用できる。

近藤 2つめのクラウド・ソリューションは、「RX65N Cloud Kit」である。これも、Amazon FreeRTOSとルネサス評価ボードの組み合わせであり、AWSに接続するIoT機器の開発/評価に向けたものだ(図3)。前述のRSKのAmazon FreeRTOS対応との最大の違いは評価ボードの構成にある。RX65N Cloud Kitでは、3種類のセンサーと無線LAN(Wi-Fi)機能を搭載した評価ボードを採用している。お客様が開発初期段階でIoT機器向けPOC(Proof of Concept)をご検討する際にお役立て頂けるように、よりIoT機器に近い構成になっていると言えるだろう。

 実際には、評価ボードは3つのサブボードで構成されている。RX65Nが搭載されたマイコン・ボードと、サイレックス・テクノロジーのWi-Fiモジュールを搭載したボード、温湿度センサーと光度センサー、3軸加速度センサーを搭載したセンサー・ボードである(図4)。

 AWSを利用するIoTシステムの構成例が図3になる。3つのセンサーで検出したデータを、Wi-Fiで接続したルーターを介してAWSに送信する。送信データのモニタリングには、Dashboardというソフトウェアが使える。

石黒 このほかRX65N Cloud Kitでは、サンプル・プログラムを2つ用意した。1つは「Hello World」プログラム。もう1つは、センサ・データ・モニタ・プログラムである。

Hello Worldプログラムとは何か

石黒 Hello Worldは、AWSの認定取得に欠かせないプログラムだ。認定取得を希望するメーカーは必ず、Hello Worldプログラムを入れておかなければならない。ユーザー側では、まずHello Worldプログラムが動作することを確認してから、ユーザー独自プログラムの開発に取り掛かることになる。

前述のRSKのAmazon FreeRTOS対応もそうだが、対象となるクラウド・サービスにアマゾン ウェブ サービスのAWSを選択した理由は何か

近藤 クラウド・サービスの世界シェアはアマゾン ウェブ サービスが最も高く、約33%を獲得しているからだ。そのサービスがAWSであり、マイコン組み込みIoT向けOSとして無償提供しているのが2017年末に発表して業界の注目を集めたAmazon FreeRTOSである。もちろん、ほかのOSを使ってもAWSを利用できる。しかし、アマゾン ウェブ サービスの公式OSであるAmazon FreeRTOSは、オープンソースかつ無償で使用できることからマイクロコントローラ開発者向けとしても人気が高く、AWS接続に必要な標準的な機能も備えていることから、開発負荷を低減できるメリットがある。

石黒 これまで、Linux OSを採用した組み込み機器をクラウドに接続するには、500MHz以上のクロック周波数で動作するマイコン(CPU)を用意する必要があった。しかし、「もっと小さなデバイスをクラウドにつなぎたい」という声は少なくない。そうした要求に対して、Linux OSと500MHz動作のマイコンの組み合わせでは重すぎる。そこで、マイコンには120MHz動作のRX65Nを採用し、アマゾン ウェブ サービスが提供するAmazon FreeRTOSを組み合わせるRX65N Cloud Kitを開発するに至った。この組み合わせならば、既存のマイクロコントローラを搭載している組込み機器との親和性も高く、お客様がIoT機器開発を進めるうえで容易に実現できると考えた。

国内のRXユーザーの声に応える

すでにAmazon FreeRTOSに対応するマイコン開発キットを製品化している半導体メーカーは少なくない

近藤 現時点で10社程度の半導体メーカーが販売を手掛けている。そうした意味では、Amazon FreeRTOSへの対応では、当社は後発ということになる。

なぜ後発になったのか

近藤 リアルタイムOS対応については、Renesas SynergyTMでThreadX®、RXマイコンではルネサス製リアルタイムOSであるRI600V4, RI600PXがあり多くのお客様に支持をいただいている。またクラウド環境としては、Renesas SynergyTMでクラウドソリューションを提供していることもある。

 一方で、特に日本ではRXマイコンの市場シェアが高く、多くのお客様にご採用頂いているマイクロコントローラの1つである。こうしたお客様から、「使い慣れたRXマイコンを採用したIoTデバイスで、クラウド環境に接続したい」という声も数多く当社に届いているため、お客様の選択肢を広げるために、RSKのAmazon FreeRTOS対応やRX65N Cloud Kitといったクラウド・ソリューションを製品化するに至った。

1週間の作業が最短10分に

3つめのクラウド・ソリューションについて説明してほしい

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図5: e2 studioの Amazon FreeRTOS対応の利用手順

近藤 3つめは、「統合開発環境 e2 studioの Amazon FreeRTOS対応」である。

 e2 studioにバンドルされている機能スマート・コンフィグレータを使用し、Amazon FreeRTOSおよびドライバやコンポーネントを組み込み、ボード上で実行することができるようになる。

 具体的には、e2 studio上でAmazon FreeRTOSをGitHubから簡単にダウンロードしインポートし、必要なドライバやTCP/IP、Wi-Fi、MQTTなどのネットワークスタック、Device Shadowなどのコンポーネントの他、USBやファイルシステムのミドルウェアもGUIでコンフィグレーションして組み込むことができる。
さらに、お客様が実際にIoT機器に使用するボード上の設定に応じたクロック設定や端子設定などもGUIで簡単に実行する事が可能だ。(図5)。このソフトウェアを使えば、かつては1週間ぐらい掛かっていた作業を、最短で10分で済ませることができそうだという声も実際に聞く。

開発時のトラブルへの対策は十分であるか

近藤 このソフトウェアを使ってトラブルに陥ることは、基本的に考えられない。アマゾン ウェブ サービスのAWS Device Qualification プログラムを通過しているので、一定の基準をクリアしている。このため、トラブルが発生する恐れはないと考えている。

スマート・コンフィグレータが対応するマイコンは、RX65Nだけなのか

近藤 RX65Nのほかにも、RX64M、RX71M、RX231、RX130など様々な当社マイクロコントローラに対応。コンパイラには、日立ソリューションズ社が提供するルネサス エレクトロニクス製RXファミリ用C/C++コンパイラパッケージ「CC-RX」やオープンソース・ソフトウエアの「GCC(GNU Compiler Collection)が使える。

Bluetooth® やLTEへの対応も検討

RX65N Cloud Kitでは、どのような将来展開を考えているのか

石黒 将来的には、Wi-Fiだけでなく、市場の状況を見ながらBluetooth®やLTEにも対応していきたい。採用するマイクロコントローラについても、現時点ではRXファミリの中でも高性能かつRXファミリのメインストリームとして位置付けているRX600シリーズからRX65Nを選択しているが、低消費電力と性能向上をベストミックスしたRX200シリーズや、超低消費電力でコストパフォーマンスに優れたRX100シリーズにも応用できると考える。例えば「よりバッテリー駆動時間を延ばしたい」などのユーザーの声があれば、対応するCloud KITの製品化も検討の視野に入れたいと考えている。

Renesas SynergyTM プラットフォームでAmazon FreeRTOSを搭載する予定はあるのか

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図6: RX マイコンとRenesas SynergyTM のクラウド向け開発/評価環境の比較

近藤 Renesas SynergyTM は、組み込み製品開発の初期段階から完全なソフトウェアおよびハードウェアで構成されたプラットフォーム製品であり(図6)、OSには、リアルタイムなレスポンスを要求する組み込みアプリケーションの開発に最適と評判の高い「ThreadX®」OSを採用する方針だ。対応するクラウド環境としては、AWS、Azure、Googleなどが使える。

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