Atmel ATmega8「Chip Hall of Fame」受賞、オリジナルArduinoは二人の迷惑な学生から生まれた!

様々な業界でIoT化が進むにつれて、センサやアクチュエイターなどを制御する際、ネット接続する手段としてArduinoの存在意義を本ブログでも述べてきました。さらにIBM社がオープンソース化してArduino用LoRa通信フレームワーク、Arduino LMiC(LoRa MAC in Cの略)については前々回のブログで説明しました。

昨年始め、Intel社が Arduino Uno互換のArduino Genuino 101をリリースした時は、正直びっくりしました。

そんなArduinoですが、オリジナルArduinoに採用されているCPUのATMega8が、2017年6月30日「Chip Hall of Frame」を受賞しました! Hall of Frameといえば、米プロ野球や米プロバスケットで歴史的な活躍をした名選手を表彰する式典で有名ですが、半導体業界でも「Chip Hall of Frame」として式典がおこなわれます。 過去に表彰された有名なところでは、

Apple Iに採用されたChipやNintendo Family Computerに採用されたChipがあります。



今回表彰されたArduinoに採用されたChipの興味深い逸話が公開されていますので和訳します。

Chip Hall of Fame: Atmel ATmega8
The chip at the heart of the original Arduino was created by two annoyed students
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
http://spectrum.ieee.org/semiconductors/processors/chip-hall-of-fame-atmel-atmega8




------以下 和訳 ------

Atmel社ATmega8は、現代のメーカームーブメントの結晶の種の1つです。Arduinoボード第1世代CPUとして採用され、あらゆるタイプの電子機器に幅広く採用されています。安価で堅牢で使いやすいボードは、無数のプロジェクトに活用されました。

ATmega8は、ノルウェー科学技術大学のAlf-Egil BogenとVegard Wollanの2人の学生によって1990年代初めに開発されたマイクロコントローラのAVRラインに由来しています。

マイクロコントローラは、一般的なプロセッサと異なり、通常、リソース用外部チップに依存するのではなく、独自のオンボードプログラムメモリとRAMを備えています:BogenとWollanが大学に在学する頃は、組み込みアプリケーションではかなり一般的でしたが、2人の学生は当時の市場のマイクロコントローラに感動しませんでした。

"私はそれらを使用することは非常に難しいと思いました。 それらを利用するための学習は難しく、 私は、開発ツールに不満と感じました。そして私は、製品の性能が私が望んでいたところではなかったことを知りました”

Bogenは口頭でその歴史について説明しました。 彼らは、プログラミングが容易で比較的強力なものを作ることに重点を置いて、RISCベースのプロセッサ(処理効率を高めるためのトレードオフとして機械コード命令セットが限られているプロセッサ)を作ることに決めました。

「指示命令は、最初から実際に考えていたものであり、高レベルの観点から効率的で使いやすいものになっていました」と、Wollanは回想します。

AVRマイクロコントローラは、ほとんどの人が日常的に扱うコンピュータとは大きな違いがあります。

通常、プログラムがRAMにロードされてそこから実行される、フォンノイマンアーキテクチャとして知られているものを使用します。AVRは、「ハーバードアーキテクチャ」を使用しています。このアーキテクチャでは、プログラムメモリと作業RAMは別々に保たれています。

BogenとWollanのプロトタイプでは、プログラムメモリはROMの形で書かれていましたが、書き込まれたプログラムは書き換えられませんでした。

しかし、学生達は当初、メモリチップメーカーだったAmtel社のAVRデザインにとって、完璧でピッタリはまるパターンを発見しました。プログラム済みや書き換え可能なフラッシュメモリがプロセッサコアに追加され、1996年に最初の商用AVRチップAT90S8515がリリースされました。



しかし、現在のArduinoで使用されているATmega8やATmega328Pなどの姉妹チップCPU商品では、BogenとWollanの学生の夢のような、使いやすい高性能マイクロコントローラ用の偉大な開発ツール群が、その究極のマイクロコントローラーチップとして活用されている現実をみると感慨深いものがあります。


以上


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株式会社オープンウェーブ
〒221-0822 神奈川県横浜市神奈川区西神奈川1-8-11-103
Tel: 045-620-6648
Email: info@openwave.co.jp
http://www.openwave.co.jp/lorawan/

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■LoRaWAN対応センサーノードLoRa miniをArduino IDE互換開発PCBに装着している様子








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Arduino IDEで開発したさまざまなセンサー制御プログラムをLoRa mini本体にロードするためのテストユーティリティ




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A5判  160ページ 定価 2,484円(本体2,300円)
ISBN978-4-7775-1972-9 C3004 2300円
2016年 9月28日 工学社より全国書店にて発売!
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IBM Arduino LMiCライブラリとDr. Thorsten Krampの現在

1年前「LoRa」導入ガイドを原稿を書きながら、LoRaが普及するかどうかの判断材料として一番注目したのが、LoRa無線通信の核となるソフトウェア技術であるIBM社LMiC(LoRa MAC in Cの略)ライブラリでした。さらにArduinoをターゲットにスケッチ(ソースコード)を開発したのが、当時IBMチューリッヒ研究所にいたDr. Thorsten Krampです。

「LoRa」導入ガイドでは、彼がIBMチューリッヒ研究所にいた頃のLoRa技術開発者インタビューをYoutubeで公開されていました。 現在Dr. Thorsten Krampは、IBMを退社してスイスのLoRaベンチャーであるTrackNet社のCo-Founder&CTOとして勤務しています。






*LoRaWAN Allianceで公開されているLoRaWAN Specification v1.0. v1.1でもDr. Thorsten Krampが執筆者の1人として参加しています。



https://www.lora-alliance.org/portals/0/specs/LoRaWAN%20Specification%201R0.pdf




*このArduino LMiCライブラリーの公開が、Draginoなどサードパーティ製のLoRa関連商品開発に拍車をかけたはずです!

http://platformio.org/lib/show/842/IBM%20LMIC%20framework%20v1.51%20for%20Arduino

https://github.com/tftelkamp/arduino-lmic-v1.5



*現在、Dr. Thorsten KrampがCTOとして勤めているLoRa Trackerベンチャー TrackNet社

http://www.tracknet.io/



*The Things Networkの動画サイトでDr Kramp本人が約1時間に渡り、LoRaについて説明しています。



今月からDragino社と共同で4月に出張した際の課題、LoRa miniにGPSチップを埋め込んで使う「LoRa GPS Tracker」のテスト検証をしています。 まもなくリリースできると思いますのでご期待ください!



サイズはこんな感じです。



■LoRa GPS Trackerのデータシート
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http://www.ibeacondo.com/download/LoRa_GPS_Tracker_catalog.pdf



http://wiki.dragino.com/index.php?title=Connect_to_GPSWOX



以上

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LoRa IoTスターターキット1 価格:¥59,800(税別)
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*LoRa開発用ボード LoRa Mini Dev-JP × 2
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(※期間限定2017年10月末までの価格です!!従来の販売価格は、158,000円(税別)となります)
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LoRaでIoTプラットフォーム(ThingSpeak)にデータを上げる方法

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IoT的視点でみるArduino vs. Rasberry Pi

最近、お客様を訪問すると、「ArduinoとRasberry Piはどう違うの?」と質問されることが多くなりましたので、独断と偏見にて簡単にお答えします。

いわゆる、シングルボードコンピュータといえば、Arduino, Rasberry Pi, DragonBoard, Freedom, NUC, BagleBone, Nucleo, GR-PEACH/SAKURA, Armadillo, Edison/Galielo2, Lazuriteなどいろんな種類があります。その中でも世界的に数百万枚以上出荷されているのは、ArduinoRasberry Piの2つが圧倒的なシェアを誇っています。

昨年始め、米国ラスベガスで開催されたCES (Consumer Electronics Show)では、インテルが初めて自社CPUを搭載したArduino互換のGenuinoというシングルボードコンピュータを発表し、日本でも昨年3月から出荷されました。

◆Intel版Arduino 101 「Genuino」


あのCPU最大手のインテルが、シングルボードコンピュータに乗り出したかと当時は少し驚きました!そして、GenuinoにはBLE機能が標準搭載されています。このArduinoと市場を競っているRasberry Piは、後発ながらリッチな画像処理やHDMIなどデジタルテレビとのインターフェースをボード上に標準搭載するなど、いままでLinux OSとパソコンを搭載したアプライアンスPC市場をも浸食してマーケットを拡大しています。


◆Rasberry Pi


◆この2つのシングルボードコンピュータを比較してみると



な感じで整理できます。

IoTシステムを構築する上で、この2つのシングルボードコンピュータをみると、それぞれに向き不向きがあります。 

◆Arduinoのメリットとデメリット
○センサー類と接続しIoTシステムを構築する際オープンソースハードウェアである基盤データをも修正し開発可能
×いわゆるグラフィック周りの仕様はほとんど考慮されていない

◆Rasberry Piのメリットとデメリット
○Windowsパソコンで実現したほとんどの機能は、3000円前後のRasberry Piで対応できる
×組み込み系のモジュールなど低消費電力を意識したデバイスには向かない

今年はじめCES 2017で、Arduino開発元社長が展示会のプレゼンでArduino商品をアピールする際に、LoRaシールドを取り出し説明していました。



ちなみに当社パートナーのDragino社では、ArduinoおよびRasberry Pi用LoRa GPS機能付きシールドを発売しています。

◆Dragino社Arduino用LoRa GPS機能付きシールド




◆Dragino社Rasberry Pi用LoRa GPS機能付きシールド




また、日本ではあまり知られてないようですが、東日本大震災が起こり、まもなく、米国MIT Medai Labの所長である伊藤嬢一氏らが、原発付近にガイガーカウンターを敷き詰め、市民による草の根ネットワーク SAFECAST。このガイガーカウンターbGeigie Nanoは、Arduinoをベースにデザインされています。


Safecast MiniDoc | by Adrian Storey from Safecast on Vimeo.









*SAFECASTが開発したArduinoベース・ガイガーカウンターはDYIキットが$600で販売中

https://shop.kithub.cc/collections/environmental-monitoring-kits/products/safecast-bgeigie-nano

*SAFECASTの福島原発付近の放射線マップ

http://safecast.jp/maps/

Rasbery Piに比べて計算能力は乏しく感じるArduinoですが、ガイガーカウンタ用センサーとGPSとWiFi機能でこんなことが実現できるのです! SAFECAST事例は、最高のスマートシティ ユースケースだと思います。




◆Dragino LoRa IoTキットのプレゼン動画



◆詳細はこちらから.
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Author:吉田秀利
はじめまして!友人から教えてもらったオープンソースを仕事にいかしています。Tips&Tricksをご紹介します。

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