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AI/IoT/マイコン
Wi-FiやBluetoothなど，インターネット接続機能の充実したIoTエッジ組み込み用コンピュータのプログラミング技術や周辺ハードウェアの設計技術を解説します．
ZEPマガジン
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最新PSOCでタッチ・アプリケーション開発入門 PSOC4000T評価ボードと3種類の拡張ボード（ホバー・タッチ，誘導式キー・パッド，液面センサ）を使い，リアルタイムで感度やしきい値を調整する方法を紹介 |
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Renesas FPB＋拡張モジュール＋AIプログラミングで爆速マイコン・システム開発 RL78ファミリのFPBで，重力加速度の測定/表示/記録ができる「データ・ロガー」を製作．ArduinoシールドやPmod，Groveを活用する |
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バーチャル×フィジカルで高速開発！Renesas Arduino誕生 FPBはルネサス製マイコンを搭載したプロトタイピング向けボード．USB接続による電源供給と書き込み機能を備え，外部回路を用意せずに動作確認が可能 |
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［PR］トランジスタの増幅作用：キットで学ぶ電子回路設計 トランジスタのふるまいの理解は，電子回路設計の基礎を身につけるために重要．PC制御のUSBテスタでトランジスタを動かして，その基礎を身に付けよう |
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停止中の車が急加速！？CANになりすまし攻撃 送信エラーの累積によってノードが自己隔離する「バスオフ」は，故障耐性を目的とした規定動作．復帰には一定の条件や手続きが必要 |
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実車実験！車載CANへのなりすまし攻撃 送信エラーの累積によってノードが自己隔離する「バスオフ」は，故障耐性を目的とした規定動作．復帰には一定の条件や手続きが必要 |
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600GOPS！STM32N6マイコンによるエッジAIカメラの開発 Cortex-M55上で動かすファームウェアは，セキュア・ブートとハードウェア・アクセラレータによる暗号化機能を組み合わせて作る |
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1度は必ず見舞われる定番トラブル「発振」と対策 発振は位相補償を適切に施すことで安全に制御できる．回路の寄生素子や信号遅延を理解し，小容量のキャパシタを追加することで対策できる |
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脱教科書！設計者が使う定数E24系列 E24系列は，基本的な抵抗値を24段階に分けて定義したもので，1.0，1.1，1.2から9.1までの数字が2桁の基本値として設定されている |
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非反転バッファや単電源アンプにレール・ツー・レールOPアンプ レール・ツー・レールOPアンプは，入力端子や出力端子が電源電圧に非常に近い範囲で動作可能な信号増幅用アナログIC |
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バイポーラとFETどうやって使いわける？ バイポーラ・トランジスタは，ベースに流す電流に応じてコレクタ電流が増幅される．FETはゲートに加える電圧でドレイン-ソース間を制御する |
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トランジスタを動かす電流増幅の実験 トランジスタの動作によって，ベース電流に応じてコレクタ電流が増幅される．この特性を利用することで，スイッチやアンプを実現できる |
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USB半導体チェッカを動かす実習の準備 キット付きVOD教材「実験キットで学ぶ初歩の電子回路設計」に付属するUSB半導体チェッカを使う前に，電源供給や接続環境を確認する |
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実際の電子製品のプリント基板 プリント基板（Printed Circuit Board : PCB）は，電子回路を構成する配線パターンが形成された板 |
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IC梱包には乾燥剤：リフロ過熱時の水分膨張防止 表面実装ICはリールやトレイ，銀色のシールド・バッグなどに梱包される．パッケージ内には乾燥剤が同梱され，内部の水分を吸収する |
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端子のはんだ付け用金属面「パッド」データの作成 部品の端子をはんだ付けするための金属面「パッド」のフット・プリントは，部品カタログに記載された寸法を基準に作成する |
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ノイズ除去と動作安定化：IC直近にはキャパシタ IC直近に配置するキャパシタは，電源ラインに含まれる高周波ノイズや突入電流を吸収することで，ICの動作を安定化する働きがある |
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層と層の電気的接続穴「ビア」データ作成 プリント基板の層間を電気的に接続する「ビア」は．表面層から裏面層まで導通させ，信号や電源の経路を確保する穴．ビアの配置は配線効率やインピーダンス，熱管理にも影響する |
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はんだ塗布用属型メタル・マスク・データ作成 メタル・マスクとは，クリームはんだを基板上に正確に印刷するための，パッド形状の開口があるステンレス薄板．開口率やマスクオフセットがはんだ量と印刷品質に直結する |
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高電圧に耐えられる？AC100～200Vの配線技術 高電圧では，わずかな絶縁距離の不足や基板表面の汚れが原因でリーク電流や放電が発生することがある |
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Scratch風スマホ・アプリ開発ツールMIT App Inventor入門 MIT App Inventor2は2008年にGoogleが開発．MITメディアラボの協力のもと2010年に一般公開．2011年にMITへ移管され，オープン・ソース化が勧められた |
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初歩のスマホ・アプリ・プログラミング：if文とfor/while文 アプリ内でユーザが入力した数値によってボタンの色を変える場合，if文を使って条件を判定する |
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PicoのLEDを制御！初めてのスマホI/Oアプリの制作 ラズベリー・パイPicoとWi-Fi接続を行い，スマホ上でLEDをリモート制御するアプリをMIT App Inventorで作ってみた |
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GPUで最新と過去のキー・フレームを丸ごと最適化 GLIMアルゴリズムは，各フレームの姿勢を不確かさをもつ変数として扱い，収束するまで一定期間継続的に最適化する |
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点群量の削減と形状保持：ダウン・サンプリング法 LiDARが出力する点群は1スキャンあたり50万点以上．レジストレーションやマッピング処理が非常に重いため，ダウン・サンプリングで削減する |
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位置・誤差・時刻の関係性を可視化＆最適化 ファクタ・グラフは，ロボットや車のセンサから得られる膨大な情報と変数間の関係性をグラフで表し，全体の誤差を最小化する強力な最適化手法 |
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フレーム前後の点群位置を補正：高精度地図生成アルゴリズム LiDARの計測原理に起因する「点群のひずみ補正」が，SLAMの位置精度の鍵を握る |
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大域軌跡最適化とポーズ・グラフの実習ほか リアルタイムSLAMは，移動ロボットや自律移動システムにおいて，自身の位置を推定しつつ周囲の環境地図を同時に生成する技術 |
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ビーム・フォーミングの原理：フェーズドアレイ・アンテナ入門 フェーズドアレイ・アンテナでは，複数のANTから出力される電波を制御して指向性を作り出す |
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HDL500行！ミニRISC-Vマイコンの実力 HDL500行で構築した自作RISCマイコンを処理速度をDhrystoneベンチマークで評価．対象はRV32Iアーキテクチャで，命令数は非常に限定され，整数演算だけを実装 |
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CPU/RAMからROM/I/Oまで！ミニRISC-Vマイコンの構成 FPGAキットDE10上に構築した自作のミニRISC-Vマイコンは，CPU，ROM，RAM，SDRAMといった基本的なメモリ構成をもつ |
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命令デコーダの役割と動き：実行回路用の制御信号作り 命令デコーダはCPU内部で各命令を解析し，実行回路に必要な制御信号を生成する重要なブロック |
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RISC-V 自作ミニCPUの3段パイプライン命令処理 自作したCPUはRV32I命令セットをベースにした超ミニRISC-Vで，3段のパイプラインを採用している |
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CPUの基本：命令は3ステップ処理 CPUが命令を処理する最初のステップは命令フェッチ，次が命令デコード，最後が命令実行 |
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初めてのHDL記述「組み合わせ回路」 HDLでの組み合わせ回路の記述は，System VerilogやVerilog 1995/2001において2つの方法がある |
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コンピュータのメカニズム CPUは計算や制御の中心であり、各種記憶素子や周辺機能とデータをやり取りする役割を担う |
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MOSFETはマイコンで直駆動できない MOSFETのゲートは電荷を蓄える容量性負荷であり，ON/OFFのたびに大きな電流を必要 |
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IC入力端子を守る2つの保護ダイオード アナログICやディジタルICは，入力電圧の範囲が電源電圧から0Vまでに制限されている．入力端子に過大な電圧が加わると，内部のトランジスタが壊れる |
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教科書が教えてくれない抵抗値選び 抵抗値の選定は，増幅率や分圧比に直接影響する．単純な計算だけでなく，実際の回路設計では，E12系列の抵抗を使うなど，入手性やコストも考慮する |
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高速×並列処理！電源制御マイコンの要件 モータでは50μs程度の制御レートで十分だが，電源では0.5μ～2μsの応答が必要．単一のCPUやDSPではなく，並列処理に対応したマルチコアCPUがよい |
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CANネットワークのパケット解析力の実習教材 Raspberry Piを使用し、ECUエミュレータに接続されたCANネットワーク上で、通信パケットの解析やなりすまし演習できる |
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ゼロ知識からのADAS機能解析 バスオフ攻撃は，CANバス上で特定のECUを意図的に離脱させる手法．ターゲットECUが送信したフレームを連続してエラーにすることで，エラー・カウンタを上昇させバスオフ状態に遷移 |
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通信内容や仕様が未公開でもデータ構造や挙動を解析する手法 ゼロ知識解析とは，通信内容や仕様が公開されていない状態でもデータの構造や挙動を解析する手法 |
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STM32N6マイコンのコード改ざん防止とブートローダの運用 STM32N6は組み込みシステムにおけるセキュリティを重視したマイコン．CPUはArm TrustZoneに対応し，SecureとNon-Secureを切り替えられる |
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STM32N6のAI サンプル(Object Detection) と評価指標 NPU搭載のエッジ推論用マイコンSTM32N657の開発環境にはAIサンプルが提供されており、組み込みシステムでAIモデルの動作確認が可能 |
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リアルタイム推論対応の組み込みシステム開発 STM32N657はディープニューラルネットワーク（D-NN）に特化し、組み込み機器におけるリアルタイム推論を可能にする |
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600GOPS NPU搭載STM32N6マイコンでリアルタイムAI画像処理 600GOPSのNPUを搭載するマイコンSTM32N6はリアルタイムの画像処理を組み込み機器で実現できる |
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最大1GHz，600GOPS，288並列MAC演算！NPU搭載STM32N6マイコン誕生 エッジAI開発を強く意識したNPU（Neural Processing Unit）搭載のSTM32N657マイコンは，1GHz動作で600GOPSの演算能力をもつ |
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車載CANプロトコルの基礎とゼロ知識解析 車載LANの挙動や脆弱性を理解し，攻撃手法および防御手法の基礎を学ぶ第一歩は，ゼロ知識から始めて実車に接続し，CANメッセージの観測と解析を行うこと |
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1石のトランジスタから電子回路の基本と設計法を学ぶ 2025年6月25日～7月30日．オリジナルのUSB測定器を動かしながら，トランジスタ回路やOPアンプ回路の動作を体験するセミナを開催 |
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WebブラウザでI/O！Androidスマホで作る計測制御デバイス 無料のブロック・プログラミング環境 MIT App Inventor2と，低価格マイコン Pico Wの組み合わせで，ノーコードでIoTデバイスの制御アプリをスピーディに開発できる |
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HDLソース 500行のミニCPUを一緒に作る C言語でソフトウェア開発が行える環境を整備した HDLコード約500行のRISC-V ミニCPUを開発．シンプルながらパイプライン構造を備える |
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Xyloniボード上の全リソースを活用するプログラム Xyloniボードに搭載されたプッシュ・ボタン，LED，SDカード・スロットの全機能を利用するプログラムXyloni_BoardTestを制作 |
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コンピュータ対戦型Tic-Tac-Toeゲームの作成 Tic-Tac-Toeゲームは3×3のマスで行う二人零和有限確定完全情報ゲーム．すべての手がオープンに共有される構造で，アルゴリズムの実装と検証に非常に適する |
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超小型XyloniボードにRISC-V Sapphire SoCを実装する Interface Designerは，FPGA内の周辺機能と物理端子との橋渡しを行うツール．Efinityにおいて，論理設計と物理設計を明確に分離するという設計思想を反映している |
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超小型Xyloniボードで動かすRISC-V Sapphire SoC Xyloniは，USBコネクタ，ユーザ用ボタン，LED，SDカード・スロットといった実用的なI/Oを搭載．制御信号はTrion T8 FPGAに直結しており，ユーザ・ロジックから自由に制御できる |
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Efinix社のRISC-V IPコア Sapphire SoC Sapphire SoCは，RISC-Vアーキテクチャをベースとした32ビットCPUコアと多様な周辺機能を組み合わせたIPコア．VexRiscvをコアに据え，パイプライン処理や割込み対応，例外処理などを網羅 |
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オープンソースな命令セットRISC-V RISC-Vは自由に扱えるISA．FPGAとの組み合わせにより，アーキテクチャを自分で設計し，学ぶことができる |
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Efinix社のFPGA Efinix社のTrion FPGAは，安価ながらも高い柔軟性をもち，RISC-Vプロセッサの実装も可能．40nmプロセスのTrionシリーズは，I$^$2CやSPIに加えて，DDRやLVDSにも対応する |
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音を目で見る！オーディオ・スペクトログラムの制作 マイクから拾った音のスペクトログラムをLCDに表示するプログラムを実装し，人間には聞こえない音を目で見る．音声や振動など，時間とともに変化する周波数成分を分析できる |
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自作CPU入門8：プログラミングしやすい回路作り CPUを自作するならプログラムを効率的に動かすために，割り込み処理やパイプライン，スタックなどを導入したい |
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スピーカ周波数特性テスタの実装 STM32H747I-DISCOとTouchGFXを組み合わせることで、GUI付きのオーディオ分析ツールを制作．周波数スイープとスペクトル表示を組み合わせれば、手軽にスピーカの特性を可視化できる |
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自作CPU入門7：CPU内部の回路 CPU内部のレジスタは，フリップフロップという回路素子で作る．レジスタの間の通信経路はセレクタという回路素子を組み合わせて作る．計算回路は加算回路を組み合わて作る |
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自作CPU入門6：CPU内部の動き プログラム・カウンタとバス制御信号の適切な実装がCPUの安定動作の鍵．各命令の実行ステップを定義し，クロック信号に同期した状態遷移を設計する |
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自作CPU入門5：ミニマムCPUの命令セット CPUの命令セットを設計するときは，データの入出力，ジャンプ，レジスタの活用を考慮し，回路をシンプルに，そしてプログラムを記述しやすくする必要がある |
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自作CPU入門4：CPUが演算を処理するメカニズム CPUは複雑な三角関数の計算やデータ処理を，加算や論理回路といった単純な動作に分解して実現する |
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自作CPU入門3：メモリマップとアドレス CPUは，メモリマップを利用して，メモリやI/Oの位置をアドレスで指定し，正しくデータ送受信を実現する |
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Cortex-A9内蔵FPGA“Zynq”入門 GPIO回路の設置とARM CPUとの接続 AXI4-Liteバスを使用することで，PS側のソフトウェアからレジスタ制御を行い，GPIOの状態を変更できる |
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Cortex-A9内蔵FPGA“Zynq”入門 AXIバス経由でLチカ AXI GPIOのレジスタを操作してLEDの点灯制御を行ってみた．VivadoとVitisを組み合わせることで，ハードウェアからソフトウェアまで一貫した設計が可能 |
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Cortex-A9内蔵FPGA“Zynq”入門 割り込み処理の実現 Zynqの割り込みシステムでは，PL側で発生したイベントをIRQ_F2P（Interrupt Request from FPGA to Processor）ポートを介してPSに通知 |
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Cortex-A9内蔵FPGA Zynq 入門 アプリ層とBSP層の接続 BSP APIを利用してI$^2$Cインターフェースの温湿度センサHDC1080を制御するハードウェアとソフトウェアをZynq-7000に実装 |
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Cortex-A9内蔵FPGA Zynq 入門 FreeRTOSのススメ Zynqでは，FreeRTOSを活用して，リアルタイム性を確保したシンプルなコーディングを実践したい |
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今さら聞けないラズパイ×Linux超入門 PIC16F17146/デバッガ/Wi-Fiモジュール/温湿度センサを搭載したミニIoT製作キット z-piciot-miniを製作．センサ・データの取得からネットワーク通信まで実装できる |
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ミニIoT製作キット z-piciot-mini 誕生 PIC16F17146/デバッガ/Wi-Fiモジュール/温湿度センサを搭載したミニIoT製作キット z-piciot-miniを製作．センサ・データの取得からネットワーク通信まで実装できる |
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8bit PICで10分！ミニUSB I/Oデバイスの制作 EUSARTの設定項目を適切に選択することで，安定したUSBシリアル通信を実現できる．ボーレートは安定性と互換性のバランスを考慮して設定する |
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8bit PICで10分！ミニ音源の制作 NCOを用いた矩形波生成では，インクリメント・レジスタを適切に設定することで，正確な周波数のパルスを出力できる．ポイントは，クロック・ソースの選択と分周比の計算 |
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ラズパイで作るAI OCR 手書きの文字を読む ディープラーニングの学習には，誤差関数や最適化アルゴリズムが重要な役割を果たす．活性化関数や学習率の調整によって，モデルの精度が大きく変わる |
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ニューラル・ネットワークの軽量化と推定精度の維持 エッジAIデバイス用のCPUは，計算リソースと消費電力の制約が厳しく，ニューラル・ネットワークの軽量化と精度の両立が必須 |
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明日，沖縄県の天気は？AIスピーカの制作 自然言語処理で日時と地域を識別し，気象庁のWebサービスを通じてデータを取得．さらに音声合成技術を組み合わせて対話型天気予報システムを構築 |
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ラズパイ×Node-REDでスピード制作 Weather時計のデモ Node-REDのexecノードやラズパイ向け音声合成エンジン AquestalkPiを使って，時刻と天気予報を音声で読み上げるIoTデバイスをスピード制作 |
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ラズパイで作るリアルタイム温湿度計 Node-REDのダッシュボードの設定でゲージやグラフの表示を柔軟にカスタマイズできる．ラズベリー・パイを使ってノーコードでリアルタイム温湿度計を制作 |
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操作ボタンもメータもNodeRedで簡単制作 Node-REDのdashboardを使うことで，buttonやsliderなどインターフェースを作成できる．ノーコードでIoT向けのGUIを簡単に構築可能だ |
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マイコンの機能アップ 鍵はI2C SDA（データ）とSCL（クロック）の2本の配線を用いるシリアル通信プロトコルI2Cを備えるICは多い．マイコンの機能拡張の初めの1歩はI2Cの習得 |
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サーバもエッジも！スピード・アプリ制作 ノーコードでIoTアプリケーションを開発できる視覚的プログラミング環境「Node-RED」を使って，センサ・データの処理やクラウドとの連携も簡単に実現できる |
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自作CPU入門2：部品どうしをつなぐ「バス」 コンピュータを構成するCPU，メモリ，I/Oは，相互にデータをやり取りするために同じ通信路を共有し，同時に1つの通信しか発生しないようにルールを決めて利用する |
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自作CPU入門1：コンピュータの頭脳を理解する CPUを自作することは，コンピュータの本質を理解するための実践的なアプローチだ．CPU，メモリ，I/Oの連携を学ぶことで，コンピュータの動作原理が明確になる |
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STM32H7ハイスペック・マイコン製オーディオ・スペクトラム・アナライザ 大型カラーLCDを搭載するマイコン・キット STM32H747I-DISCOを使って，再生速度＆音程エフェクタを制作．オーディオ機能を制御する専用API“BSP”を利用してスピード開発 |
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ロボティクス入門 制御器設計のフロー ロボット制御に確実に成功するための第1歩は，（1）モデリング（2）仕様の定式化（3）制御則の設計という基本的な流れをマスタすること |
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IoT電子工作に最適！M5Stack Core2のハードウェア M5Stack Core2は，5×5cmとコンパクトなケースに，GPIO32個，DAC/ADC，LCD，SDカード，Wi-Fi/Bluetooth/センサなど，IoT開発に必要な機能をほぼ搭載している |
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M5Stack IoT電子工作 MicroPython入門 MicroPythonはスクリプトを機械語に変換するインタープリタ．マイコンに実装すると，ビルドや書き込み作業なしで，PCからPythonスクリプトを転送すれば即座に動作を確認できる |
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M5Stack入門 自作天気予報IoTのデモ M5Stackを使って，ウェブAPIを利用した天気予報表示アプリを作ってみた．インターネット経由で天気予報データを取得し，LCD画面上に表示する |
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M5Stack入門 自作MP3プレーヤとインターネット・ラジオのデモ M5Stackを用いたMP3プレーヤを制作．SDカードから読み出した圧縮データをリアルタイムでデコードし，そのデコード結果をDAC経由でスピーカへ送信する |
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学習用Pythonライブラリ Kerasのプログラミング シンプルで直感的なAPIを備えるPythonライブラリ”Kerasは”を利用することで，ディープラーニングの学習をスムーズに進められる．数行で複雑なネットワークを構築できる |
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損失関数と最適化関数によるフィードバック学習 ディープラーニングの学習プロセスにおいて，学習の方向性を示す「損失関数」と，その目標に向かってパラメータを調整する「最適化関数」が重要な役割を果たす |
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特徴を抽出する 畳み込み積分 データのパターンを学習する多層ニューラル・ネットワークの中でも「畳み込みニューラル・ネットワーク」（Convolutional Neural Network，CNN）は画像認識に特化した構造をもつ |
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ROS×ラズパイ SLAMロボット入門 ROSの複数のアプリを自動で起動するLaunchファイルを用意して複数のノードをまとめて起動することで，SLAMロボットは短時間で地図作成や自己推定を開始できる |
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ラズパイ×ROS SLAMロボット開発 ロボット開発用ミドルウェアROSを実装したラズベリー・パイ・ホストで，Wi-Fiマイコンを搭載したクライアント・ローバからIMUセンサ情報をリモート受信 |
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組込みC++入門 STM32×ESP32で学ぶ C++には，同じ名前の関数を異なるデータ型に対応させる「オーバーロード」という機能がある．開発者はコードの可読性を維持しながら，汎用的な処理を実現できる |
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初めてのラズパイ×ROS SLAMロボット開発 Gmappingはパーティクル・フィルタを用いたSLAMアルゴリズムを実装し，地図をリアルタイムに生成する．位置や姿勢の仮説の1つ「パーティクル」の数を増すことで推定精度が上がる |
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ディープラーニング入門 過学習の回避 AIモデルの性能の評価指標「損失関数」と「正解率」を利用すれば，訓練データの特定の特徴やノイズに過度に適応する「過学習」の兆候を検知できる |
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今さら聞けない ディープラーニング入門 ディープニューラル・ネットワークを実装したラズベリー・パイに，0～9の手書き数字画像を含むベンチマークデータ・セットMNISTを見せてみた |
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1 指示文 2 紙芝居生成 3 制御で紙芝居を再現 マルチモーダルLLMは，言語に加え画像やセンサ情報といった複数のデータ・モーダリティを統合して処理できるAIモデル．この技術によって高度なロボット制御が可能になる |
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複合データを言語化 マルチモーダルLLM 画像やテキストといった複数のモーダル・データを処理するマルチモーダルLLMをラズベリーパイに実装して画像ナレータを製作してみた |
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ラズパイで作るLLMエッジ 文章生成のメカニズム LLMは「吾輩は猫である名前は」という文脈で，次にくる単語を「まだ」や「決まって」などの尤度が高い単語として推定する |
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M5Stack IoT電子工作 Pythonインタープリタ MicroPythonは組み込み用MPUで動作するPythonインタープリタの一種で，Python言語のサブセットとして設計されている．M5Stackで利用するならM5UI.Flow版がお勧め |
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M5Stack IoT電子工作 TCP/IPの高速化 M5Stackでインターネットラジオを製作するなら，TCP/IPのデータ・パケット数を増やして一度に送信する量を調整し，低遅延のデータ通信を実現したい |
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STM32マイコン入門 C/C++プログラミング 定番 STM32マイコンとC/C++プログラミングによって，Wi-Fiを介したネットワーク接続と気温センサのデータをAmbientサーバに送信するIoTロガーを製作 |
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Espressif Sysytems社のデータシートから M5Stackには，Espressif Systems社が開発した高性能マイコンESP32が搭載されている．，デュアル・コア240MHzのプロセッサを搭載し，最大600 DMIPSを発揮する |
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WiFi×インターネット サーバ通信編 ESP32マイコンを内蔵するIoT開発キット M5Stack Core2は，クライアント，サーバ，アクセス・ポイントの3つの動作モードを備え，幅広いIoTアプリケーションを構築できる |
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タッチパネル操作ボタン編 M5Stack Core2は，Wi-Fi/Bluetooth/タッチパネルLCD/スピーカ/マイクを搭載するマイコンキット．NTP時計やインターネットラジオなど，IoTエッジをPythonで簡単に自作できる |
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LabVIEW入門 Arduinoで作るUSB I/O回路 ポテンショスタットは，反応性溶液の特性評価に利用する電気化学分析装置．作動電極と基準電極の間に精密な電圧を加えて電流を計測して，溶液のインピーダンスや化学反応速度を測る |
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競合を回避するしくみ FreeRTOSは，組み込みシステム向けの軽量でシンプルな定番のリアルタイムOS．その機能はタスクの競合を回避する優先順位管理やスケジューリング |
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マルチタスク・プログラミングの初めの一歩 タスクは，初期化部とアプリケーション部で構成され，ステートマシン形式で設計される．状態遷移を制御することで，初期化や繰り返し処理を効率よく実行できる |
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インターネット通信もセンサ計測も並行処理！マルチタスクIoTを作る IoTエッジのマイコンには，インターネット通信，センサ計測，LCD表示など，多種多様なタスクを並行して処理する能力が求められる．解決のかぎはリアルタイムOS（RTOS）の導入 |
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今さら聞けない電子回路入門 コンピュータ自動制御の実験 センサで物理量を測ってマイコンに入力する．マイコンは目標値と測定値の差分に合わせてモータの回転量を調節し，システムの状態を目標値に近づける．この一連をフィードバック制御と呼ぶ |
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GPU vs CPU！Jetsonで画像処理スピード比べ GPUでは，多数の演算ユニットを同時に動かすことで，画像処理やシミュレーションの計算を一気に片付けることができる．CPUとGPUで画像の処理時間を実際に比べてみたところ156秒が4.8秒に |
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初歩のGPUその3 計算の無駄を省くスレッド制御 画像の幅や高さがブロックのサイズで割り切れない場合，余分なスレッドが生まれる．解決の鍵は，計算処理を並列に分割するときのグリッドとブロックの設定 |
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初歩のGPUその2 CUDA関数とGPU/CPU/メモリ 科学計算や機械学習などの高度な並列計算を可能にするCUDA言語によるプログラムの基本的な流れとGPU/CPU/メモリの役割分担 |
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ボリューム連動！ステッピング・モータの角度制御プログラム 1-2相励磁のステッピング・モータは，隣接するインダクタを同時に励磁するため，安定した保持トルクが得られる．出力軸の1回転あたりに必要なパルス数が増え，より細かい角度制御も可能 |
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初歩のGPUその1 内部回路の研究 NVIDIAのGPUコア“GA100”には複数のストリーミング・マルチプロセッサ（SM）があり，それぞれが複数のCUDAコアやテンソル・コアをもつ．CUDAコアは整数演算や浮動小数点演算用 |
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今さら聞けない電子回路入門 液晶表示のディジタル温度計 AND演算を使うと，数行の簡素なプログラムで，特定のビットが1か0かを確認し，そのビットだけを操作できる．制約の多いマイコンでnビットの特定パターンを出力するときの定石 |
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大規模言語モデルLLM入門 その5 量子化 LLMの32ビット浮動小数点の重みパラメータを例えばINT8（8ビット整数）に変換できる．メモリ使用量は1/4となり演算速度が向上する |
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大規模言語モデルLLM入門 その4 枝刈りの効果 モデル軽量化技術の中で特に注目される手法が「枝刈り（Pruning）」．不要なノードや重みを削除することで，計算量を削減し，モデルを軽量化する技術 |
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大規模言語モデルLLM入門 その3 モデルの簡易化「蒸留」 「蒸留（Distillation）」はマイコンなどの性能の限られたエッジ・デバイスにLLMを実装する技術の1つ．大きく複雑な教師モデルから，小さく効率的な生徒モデルを構築する |
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今さら聞けない電子回路入門 光センサとジョイスティック 最新のArduino UNO WiFi R4に搭載されているドットマトリクスLEDの輝点をジョイスティックで操縦．DigiKeyチャンネルでソースコード公開中 |
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大規模言語モデルLLM入門 その2 パラメータの削減 膨大なデータ量と多数のパラメータを用いることで高精度な自然言語処理を実現する大規模言語モデル（LLM：Large Language Model）が普及してきたが，代償として計算量と消費リソースが急増している |
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大規模言語モデルLLM入門 その1 ラズパイの計算リソース Llama2 7BのようなLLMは、70億のパラメータをもち，そのサイズは28Gバイトに達する．ラズベリー・パイのメモリが8Gバイトしかなくこのままでは動かない |
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ディジタル信号処理入門 再生速度＆音程エフェクタの制作 音声の再生速度の調整にはバッファ・サイズとサンプリング周波数が重要な役割を果たす．バッファ内のサンプルを管理する関数では，$N$サンプルごとに速度調整が行われる |
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ディジタル信号処理入門 FFTスペアナの制作 Cortexコアを2つ搭載するSTM32H7に，ARM DSPライブラリを実装することで，高性能なFFTスペアナを制作できる．動画では，録音・再生バッファの作成，LCDの表示方法を紹介する |
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ソフトウェア無線と通信の同期 ノイズの影響を受けやすい無線通信において，正確にデータを受信するためには，フレームの冒頭に配置される“SyncWord”にどのような符号を使うかが重要 |
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今さら聞けない電子回路入門 ON/OFF型センサ検出回路の定石 人体から誘導ノイズが加わる操作スイッチのON/OFFを確実に読む回路設計は地味だが重要．数k～数十k$Omega$を追加して電位不定の配線のインピーダンスを下げるのが定石 |
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Wi-Fiマイコンで作るIoTエッジ OpenAI APIの活用 Wi-Fiマイコンを使って，センサから取得したデータやクイズをクラウドに送信し，サーバからのレスポンスを受け取ってOLEDに表示するIoTエッジを製作 |
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長時間動作＆低消費IoT開発のためのWiFiマイコン活用 小型軽量化が求められるIoTエッジは小容量電池で動き続ける必要がある．マイコンの消費電力を極小化するためにタイマによる割り込み処理は必要条件だ |
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Cortex-M4/M7×500MHz！初めてのタッチパネルLCD搭載マイコン・キット STM32H7DISCO タッチパネルLCDで操作するアプリケーション開発をテーマに，STM32マイコンの知識がない状態からSTM32H747I-DISCOで新しくプロジェクトを作るまでの方法を紹介する |
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AIカメラ M5StickVの撮影処理Pythonソース ビギナ向けAIカメラ開発キット M5StickVを使って画像認識カメラを製作．IoT化が求められる農業やセキュリティ分野に応用できる |
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今さら聞けない電子回路入門 DCモータが回るメカニズム DigiKeyチャンネル「高校生から始めるArduinoマイコンプログラミング実験室 第3回」公開．DCモータの回転メカニズム，駆動回路，回転速度と方向制御，マイコン・プログラミングを復習 |
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AIカメラ“M5StickV”で作る文字認識システム AIカメラ“M5StickV”で画像認識システムを製作．カメラで撮影した手書き文字が，ニューラル・ネットワークに入力されどのように処理されるのか，そのしくみを解説 |
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SLAMロボット入門 部屋の形をLiDAR計測 SLAMはLiDARやIMUを使って地図を作り，自分の位置を推定する技術．ラズベリー・パイとESP32マイコンを使って，環境変化に柔軟に適応するROS搭載SLAMロボットを自作 |
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LabVIEW×Arduinoで作る溶液インピーダンス計測器 計測制御ソフトウェア LabVIEWとビギナ向けマイコン・ボード Arduinoを組み合わせて，珈琲に三角波電圧を印加し，その電流応答を分析するボルタンメトリを制作 |
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お話 量子コンピュータ入門 その3 量子ビットの状態は，球上の任意の点で表現され，振幅θと位相φで決まる．LED搭載のラズパイ・キットをPythonでプログラミングすれば，球上の量子ビットの動きを視覚化できる |
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お話 量子コンピュータ入門 その2 古典的な1ビットが“0”または“1”で表されるのに対し，量子ビットは“0”と“1”の両方の状態を同時に保持できる点で異なる．これを「重ね合わせ」と呼ぶ |
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最新Arduinoで実習！マイコン・プログラミング入門 その1 最新Arduino UNO R4 Wi-Fiは，LEDマトリクス，DAC，Wi-Fi/Bluetoothなど多彩な機能をもつ．動画ではPWMとD-A変換の2つの方法でアナログ信号を生成するプログラミングを紹介 |
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お話 量子コンピュータ入門 その1 命令を順次処理する現代のコンピュータ（フォン・ノイマン型）に対し，量子コンピュータはキュービットの重ね合わせと絡み合いを活用して超並列的に計算を実行する |
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FreeRTOSで開発する高効率・高安定マルチタスク・マイコン・システム メモリやリソースが少ないマイコンに最適なFreeRTOS．その優先順位管理＆停滞回避の鍵「プリエンプティブ・マルチタスク」とは |
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高校生から始めるArduinoマイコン プログラミング実験室 DigiKeyチャネルにて「高校生から始めるArduinoマイコンプログラミング実験室」という新しい動画連載 全8回スタート！ルネサス製最新Arduinoで学ぶ |
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ラズパイで入門！自作RISC-VのC/C++開発環境 ラズベリー・パイやUbuntuの利用を前提に，無料の命令セット・アーキテクチャ“RISC-V”のプログラミング開発環境のセットアップ方法を解説します |
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自作RISC-V パイプラインCPUの設計 RISC-Vプロセッサの重要な機能の1つが，効率的なメモリ・アクセス制御です．特に，ロード命令の処理には複数のステージが関わり，これにより命令のパイプラインが適切に動作します |
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世界標準暗号AES 仕様書のチェックポイント AES暗号のマイコン実装では，メモリ制約や計算速度を考慮しつつ，仕様に忠実な実装が求められます．仕様書（FIPS 197）に従う際，LSBとMSBの並びに注意が必要です |
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鍵はレンズ選び！VR特有の撮影術 VR撮影では使うレンズのイメージ・サークルの大きさが重要です．イメージ・サークルとはレンズを通してピントが合った際に得られる画像の円形の範囲です |
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AIカメラ開発に必須！一般物体検出モデル“Yolo” 車や人，動物など，複数の物体を同時に検出するAIモデル“YOLO”を小型カメラ・デバイス M5StickVに実装して，AIカメラを自作してみませんか？ |
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世界の航空機を同時追跡！Flightradar24の始め方 Flightraderのビジネス・プランを利用するためには，データを24時間提供し続ける必要がある．そんなときは「ラズベリー・パイ」の出番だ |
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ラズベリー・パイ Picoマイコン入門 C言語開発環境の構築 ARM GCC Compiler，CMake，Build Tools for Visual Studio 2019，Python 3.9，Git for Windows，Visual Studio Codeをインストールしてラズベリー・パイPicoのプログラムをC言語開発 |
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エッジAIを実現するモデル圧縮技術と開発事例 エッジAIはセンサの近くでAI処理を行う技術．クラウド・ベースのAIとは異なり，リアルタイム処理や高セキュリティ，コストダウンを実現できる |
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Wi-Fi通信を制御してクラウド利用するNucleo-F411REのC++プログラミング センサで測定した環境温度をSTMマイコン“Nucleo-F411RE”で取得し，Wi-Fiモジュール経由でクラウドにリアルタイム送信するC++ソースコード |
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自作時代到来！オープンソースCPU“RISC-V”誕生 RISC-Vは，ISAだけが定義された自作CPU．IDE，デバッガ，RTOS，BSP，ミドルウェアなど開発にツールやリソースが豊富に揃っている |
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ライブラリ完備！組立式ラズパイI/O増設ボード MCC DAQ HATSファミリ誕生 ラズベリー・パイに簡単に取り付けて利用する計測・制御用拡張ボードの使い方を解説する．アナログ信号やディジタル信号の入出力端子を増設できる |
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米国 Efinix 社製 FPGA スタータキット“ Xyloni ”入門 米国FPGAメーカ Efinix社のモバイル/IoT向け小規模 FPGA“Trion”を搭載したスタータキット Xyloniの開発環境のインストール方法とLED点灯回路の論理回路設計を解説する |
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タッチパネルLCD搭載！Cortex-M4/M7$times$500MHz！全部入りマイコン・キット STM32H747I-DISCO誕生 タッチパネルLCDで操作するアプリケーション開発をテーマに，STM32マイコンの知識がない状態からSTM32H747I-DISCOで新しくプロジェクトを作るまでの方法を紹介する |
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スパコンでも破れない！高セキュリティ・マイコン・プログラミング 高セキュリティな組込みシステム開発に欠かせない鍵長最短128bit（2$^{128}=$340282366920938463463374607431768211456通り）の世界標準暗号“AES”導入のための入門解説 |
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最新研究 Raspberry Pi 4のGPUプログラミング Raspberry Pi 4のSoCにはCPUとVideoCoreがある．グラフィック描画に使われる Raspberry PiのGPU“QPU”（Quad Procesing Unit）の性能や役割を解説する |
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故障推定から画像認識まで！「主成分分析」による最高性能AIエッジ開発 多次元のデータを低次元に落とし込む技術「主成分分析」（Principal Component Analysis:PCA）の基礎を解説する．ビッグ・データの解析やパターン認識に利用できる |
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LiDAR×ROSで作る地図作成ロボット 掃除，配膳，警備…人に代わって働く自律ロボットには“SLAM”と呼ぶ自己位置推定と地図作成の技術が利用されている．第1回は、自作のSLAMロボットのあらましを解説する |
