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

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

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。

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

図3: Renesas RX65N Cloud Kitの利用環境イメージ

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。

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 Synergy^TM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 Synergy^TM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。

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

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。

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

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

近藤　Renesas Synergy^TM 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。