マルチコア・プログラミングを習得する一番の近道は、ASMP向けのアプリケーションを実際に設計・開発することです。配布されているサンプル・アプリケーション（ソースコード）を実行することも非常に良い学習方法です。本初心者講座では、入手性に優れ、設計次第で演算性能を極限まで追求できる、ソニーのSPRESENSE™を活用し、マルチコア・プログラミングの真に迫ります。
それでは、マルチコア・プログラミングのファースト・ステップ、開発環境の構築から始めましょう。「開発環境SPRESENSE SDKのインストール・アプリケーションの実行」「デバッガの準備」「実行中のASMP構成の全コアの状態を見る」方法を紹介いたします。
目次
SPRESENSE SDKの特徴
SPRESENSE SDKは、ASMPアーキテクチャのSPRESENSEを簡単かつディープに開発できる開発環境です。SPRESENSE SDKは大別して4個の機能を提供します（図1）。①ASMPの各コア用の実行ファイルを生成・実行するための「ビルドツール」。②実行中の全コアの状態・プログラムの実行位置を可視化するための「デバッガ」。③接続された各種デバイス（LCD、マイク、センサーなど）を制御するための「デバイスドライバ」。④「RTOS（NuttX）」がCPUコアやタスクを制御する機能を提供。これら4つの機能で構成されています。
なお、「デバッガ」は、デバッグ用ハードウェアであるICEデバッガ（デバッグプローブ：別売）を制御する機能「OpenOCD」と、ユーザーの操作を支援するインタフェース機能「gdb」から構成されています。
図1：SPRESENSE SDKの構成
統合開発環境（IDE）とSPRESENSEの連携
SPRESENSE SDKは、Visual Studio CodeやEclipse IDEに代表される統合開発環境（IDE）と連携することができます。IDEを使うことにより、ソースコードの効率的な編集機能や、コンフィグレーション機能、GUIによる簡単操作機能が利用可能です。
サンプル・アプリケーションの概要
今回は、SPRESENSE SDKを利用し、最も単純なサンプル・アプリケーション「Hello, World!」をビルドし実行する手順を紹介いたします。非常に簡単なアプリケーションですが、裏ではRTOSやハードウェア制御（デバイスドライバ）が実行されています（図2）。RTOSやデバイスドライバの関係性が判ると、よりハイレベルなアプリケーションも設計しやすくなるでしょう（図3）。
図2：「Hello, World！」の裏側
図3：複数の機能を統合した、リモート温度監視システムの例
SPRESENSE SDKのインストールと、アプリケーションの実行方法
まず、SPRESENSE SDKをインストールし、アプリケーションを実行する手順を紹介いたします。SPRESENSE SDKはLinuxだけでなく、WindowsやmacOSにも対応したマルチプラットフォーム・ソフトウェアです。ここではWindows環境を取り上げました。なお、本手順は2019年8月末時点の内容となります。最新のSPRESENSE SDKに対応する手順や、詳細な手順は「SPRESENSE SDK チュートリアル」をご参照ください。
SPRESENSE SDK の使い方｜Sony Developer World
ICEデバッガの準備：NXP LPC-Link2
SPRESENSEはICEデバッガ接続端子としてSPRESENE Extension Board上にハーフピッチ10pinのSWD端子を備えています。この端子にCMSIS-DAP準拠のデバッガを接続することにより、PCからのデバッグ、つまりはSPRESENSEの内部状態を解析することができます。ここでは安価で入手しやすいLPC-Link2のセットアップ手順を紹介いたします。なお、2019年8月現在、SPRESENSE SDKは下記のICEデバッガに対応しています。
- NXP LPC-Link2
- Keil UNLINK2
CMSIS-DAP 準拠デバッグアダプタ｜SPRESENSE SDK 開発ガイド LPC-Link 2 Configuration Tool｜NXP Community
統合開発環境（IDE）とデバッガを使って、CPU内部状態を確認する
最後に、デバッガを活用して実行中のCPUコアが、どのプログラム（ファイル・行番号・位置）を、どのような状態（メモリ・レジスタ）で実行しているかを覗いてみましょう。ここではEclipse IDEとSPRESENSE SDKの連携を紹介いたします。なお、本手順は2019年8月末時点の内容となります。最新のSPRESENSE SDKに対応する手順や、詳細な手順は「SPRESENSE SDK デベロッパーガイド」をご参照ください。
Eclipse IDEでのデバッグ方法｜SPRESENSE SDK 開発ガイド SPRESENSE SDK + Visual Studio Codeに関する情報はこちら
まとめ
以上の手順でSPRESENSEを使ってASMP対応のアプリケーションを開発する準備が整いました。次回いよいよマルチコア・マルチタスクで動作するプログラムの設計方法と、ソースコードの書き方について紹介いたします。是非、ご期待ください。
SONY SPRESENSE
SPRESENSEは、Arm Cortex-M4コア（FPU機能搭載）を6コア搭載したシングルボードコンピュータです。マルチコアによる豊富な演算能力をはじめ、魅力的なペリフェラルを多数搭載しながら、電池のみでも駆動できる超低消費電力な製品です。本格的なエッジコンピューティングを是非ご体験ください。システムの試作はもちろん、PoC、製品化にもご活用いただけます。
開発者向けサイトを見る Switch-Scienceで購入する
APS学習ボード（SPRESENSE™ Extension Board用）
APS学習ボード（SPRESENSE™ Extension Board用）は、初心者講座の内容をはじめ、SPRESENSE SDKの提供するオーディオ入力機能やLCDドライバをはじめとする各種機能を、回路設計をすることなく簡単にお試しいただけるよう開発したAPSオリジナルの評価基板です。Web記事と併せてお楽しみください。
取扱説明書｜APS学習ボード Switch-Scienceで購入する(ボード単体) Switch-Scienceで購入する(部品キット)
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“もっと見る” マルチコア｜SPRESENSE編
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