モノのインターネット(IoT)に向けた
組込みシステムソリューション

エネルギー効率と信頼性に優れた直観的な
IoT(Internet of Things: モノのインターネット)システム開発

モノのインターネット(IoT)に対応したデバイスの開発には、実に多くのワイヤレス接続オプションやネットワークプロトコルが必要です。ウェアラブル端末からスマートアプライアンス、自動車に至るコネクテッドデバイスはまた、リソース制約のあるデバイスの拡張性、機能豊富なGUI、バッテリ寿命の向上、データ保管や送信に対するセキュリティ、認証機能、クラウド統合のためのRESTFulアーキテクチャへのサポートといった多くのことに対応しなければなりません。

メンター・グラフィックスの組込みソフトウェアソリューションとサービスを利用すると、医療、産業機器、自動車といったそれぞれの業界が求める信頼性やセキュリティ対策、厳しい低消費電力要件を満たした機能豊富なIoTデバイスやコネクテッドデバイスを開発できます。包括的なこのIoTソリューションは、組込みシステムの開発と管理を安全かつセキュアに実現します。

詳細

メモリフットプリントの最小化によるシステムコストの削減

IoTシステムのベースとなるのがNucleus RTOSのわずか3Kbのマイクロカーネルです。さらに、32kbのBluetooth Low EnergyスタックやセキュリティIPといったメモリフットプリントの小さな通信スタックを用いて、実行可能なコネクテッドシステムを最小で100kbで構築できます。こうしてRTOS、ミドルウェア、サービスのメモリフットプリントを最小限に抑えることで、使用可能なメモリを最大限活用して、アプリケーションの差別化やデータストレージ機能の付加価値追加が可能になります。

 

IoTを実現するスケーラブルなクラウドプラットフォームのサービス

IoTの構築に欠かせないのが、信頼性のあるスケーラブルなクラウドインフラストラクチャの実装です。クラウドプラットフォームは、ネットワーク化したデバイスの高可用性を確保するデータセンターを構築、設定、プロビジョニングするための基盤です。IoTイネーブルメントサービスには、ファイルストア、デバイス管理、コンフィギュレーションツール、監視サービスなどが含まれており、これらの機能は一元的に操作可能です。組込みデバイスのプロビジョニング、ファームウェアアップデートの管理、バージョン管理、デバイス動作の監視といったサービスは、コアサービスのサブセットとしてクラウドプラットフォームに含まれています。さらに、RESTfulなアーキテクチャによって、APIサービスやIoTアプリケーションの管理を容易にします。柔軟なこのプラットフォームを使うと、必要な機器やビジネスニーズに合わせてIoTを簡単にカスタマイズすることが可能です。IoTクラウドサービスの詳細については、こちらからお問い合わせください。

 

消費電力の削減

Nucleus RTOSを使うと、最新プロセッサの省電力機能を生かしたバッテリ長寿命のコネクテッドデバイスを設計することが可能です。Nucleus RTOS内蔵の電力管理フレームワークは、上位ソフトウェアAPIによって、プロセッサとペリフェラルデバイスのパワーステートを管理します。 Nucleusの電力管理フレームワークについての詳細はこちらをご覧ください。

 

高性能マルチデバイスネットワークによるセキュアで柔軟な接続

これまで接続されていなかったデバイスもネットワークに接続されることが増えてきました。これからの組込みデバイス設計者は複数のネットワークへの対応を考慮に入れて設計を進めなくてはなりません。組込みデバイスは、TCP/IP、BlueTooth、Wi-Fi以外にもまだ存在しない将来のプロトコルもサポートする必要があります。こうした課題に向き合う開発者を支援するため、Nucleus RTOSは、Bluetooth、Bluetooth Low Energy (BLE)、Wi-Fi、その他多くの一般的なプロトコルを含むワイヤレス接続やセキュリティのオプションをサポートし、多様なネットワークへのデバイス接続を可能にしています。また、既存のアプリケーションに新たなプロトコルのサポート機能を追加しながら、常に進化を続けています。Nucleusは、組込みシステム用プロトコルとしてIPv4/IPv6に対応しているほか、SSL/TLS、SSH、802.11i、EAPといった認証やセキュア通信のためのセキュリティプロトコルもサポートします。こうしたプロトコルは、RESTFulアーキテクチャ用の最新トポロジなど、組込み向けネットワーキング、セキュリティ、接続に欠かせません。また、パートナー各社からもZigbee、CoAP、XMPP、6LowPANに対するサポートが提供されているため、接続の柔軟性をさらに強化しています。

 

ソフトウェアアップデート、高信頼実行、メモリ保護

ソフトウェア開発者が直面する最大の問題の1つは、稼働後のシステムのソフトウェアをアップデートできるかどうかです。IoT化によってますます多くのデバイスがネットワークにつながるにつれて、この問題はより深刻になりつつあります。Nucleus RTOSのプロセスモデルでは、メモリ空間のパーティションニングによってサブシステム間を分離することでサブシステム同士が干渉し合わないようにし、システム全体の停止を回避しています。これにより、IoT化したデバイスの動的アップデートと機能追加が可能となりました。また、業界初となるこのスケーラブルなリアルタイムOSによって、MCUベース設計に特有なリソースに制約のあるデバイスにもスケーラブルに対応できるようになっています。

 

ハイパーバイザでマルチOSのセキュアなアプリケーション環境を実現

IoT市場の成長にともない、これまでスタンドアロンで稼働していたデバイスの統合が進んでいます。このような流れを受けて、組込み向けハイレベルOS、RTOS、ベアメタルといった各種プラットフォームが混在し、統合されるようになってきました。Mentor Embedded Hypervisorは、マルチOSのデバイスをセキュアなアプリケーション環境で管理する包括的なフレームワークを提供します。ゲストOSおよびOS環境としてLinux、Nucleus RTOS、ベアメタルをサポートしており、セキュアなシステム領域を隔離しつつ、非セキュアアプリケーションにはより多くの柔軟性を持たせたIoTアプリケーションの開発が可能です。また、Mentor Embedded Hypervisorは、ARM TrustZoneにも対応しており、クリティカルな情報やソフトウェアのセキュリティを確保します。ハイパーバイザは、シングルコアまたはマルチコアのアーキテクチャ上で、AMP(非対称マルチプロセッシング)、SMP(対称マルチプロセッシング)、AMPとSMPの組合せのいずれの構成でも実行することができます。

 

ファイルストレージ

Nucleus RTOSでは、データストレージのオプションとして、FATまたはSAFEのいずれかのファイルシステムを選択できます。FATは、例えばPCのようにほかのデバイスから直接ストレージデバイス自体へアクセスされるタイプの一般的に見られるファイルシステムです。一方、NucleusのファイルシステムであるSAFEは、フェイルセーフ(耐障害性)のソリューションです。予期しない電源障害やデバイスのリセットが起きたときでもファイルシステム構成の完全性が保たれるようになっています。Nucleusの標準ディストリビューションに両方のファイルシステムが含まれています。また、特定の要件に対処するサードパーティのファイルシステムをファイルシステムAPIに組み込んで使用することもできます。

 

セキュリティ

通常、個人が使用するインターネット接続可能な端末は、個人的なものと見なされるデータを取得したり送受信します。市場でこうした製品を顧客に購入してもらうためには、セキュリティに対する期待に応えられる製品でなければなりません。Nucleus RTOSには、統合されたSSL、オンチップセキュリティエンジンおよび暗号化エンジンのドライバが含まれており、無線認証プロトコルにも完全対応しています。

 

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