Raspberrypitraining20171027

Raspberry PI 演習
名古屋のIoTは名古屋のOSで
20171026@nmiri
技術士（情報工学）・博士（工学）
小川清(名古屋市工業研究所)
@kaizen_nagoya ©
<資料中敬称略>

2017/09/24
1

⽬次
´ 第⼀部⽬標設定と機材確認
´ 第⼆部 Raspbian
´ 第三部 TOPPERS/SSP, FMP, ASP
´ 第四部参考資料(25項⽬)
´ 付録
´ 参考⽂献/略号⼀覧/謝辞/Html版/当⽇のQ&A
2017/09/24
2
(c) @kaizen_nagoya

第⼀部⽬標設定と機材確認
´  ⽬標設定
´  主催者の⽬標設定
´  参加者の⽬標設定
´  時間配分（予定）
´ 演習項⽬（予定）
2017/09/24
3
(c) @kaizen_nagoya
´  機材確認
´  Raspberry PI
´  電源（USB micro Bケーブル・アダプタ2.5A以上
推奨）
´  SDカード(desktopは8GB以上)
´  PC(Macintosh)または持ち込みPC
´  ディスプレイ・HDMIけーブル
´  マウス(USB)
´  キーボード(USB)
´  USB-Serialケーブル

主催者側の⽬標設定
´  OSの設定
´  複数のOSを動かす
´  複数のOSに触れる
´  OSの違いにより、できること、できないこと、簡単なこと、難しいこと
´  ソフトウェアの導⼊⽅法：apt-get
´  タスク(プロセス)を測定する：タスク数の違い
´  複数の装置に触れる
´  USB-Ethernetで⽯(chip)の違いによるドライバ対応
´  複数の通信を実施
´  TCP/IP, serial
´  通信を測定する
´  複数のソフトに触れる
´  ブラウザ
´  ソフトウェア設計⼿段に触れる
´  コンパイラ 2017/09/24
4

参加者の⽬標設定
´ 最終的には何がしたいか
´ 画像系が最終⽬標の⽅はカメラは５台あるの
で、カメラを使ったアプリを作るのもよい
´ 最終⽬標のために必要な物・事はなにか
´ 記述⾔語
´ 通信装置
´ デバイスドライバ
´ OS
´ 公開情報か機密情報か
´ 公開情報であっても乗っ取りに合えば迷惑を
かける可能性がある
2017/09/24
5

時間設定
´  午後1:00-3:00 Raspbian
´  GUI版とコマンド版を動かす
´  プロセスの数を確認する
´  不要なプロセスをkillする
´  USB-etherを利⽤する
´  Wiresharkで測定（ソフトの導⼊）
´  ブラウザを⽴ち上げる
´  Sshで遠隔ログイン
´  NFSでファイル共有
´  Raspberry PIのSDがPCのファイル
2017/09/24
6
´  午後3:00-5:00 TOPPERS
´  SSP, FMP, ASPのいずれかを導⼊
´  PC側の開発環境の整備
´  SDの書き込み
´  USB-serialでのモニタ

実習項⽬´ Debian
´ Debian with Desktop(GUI版）
4.92GB
´ Debian lite 1.85G
´ TOPPERS
´ Ssp
´ 「シュリンク版⾼橋」検索
´ FMP
´ Cybozelive にDockerの URLあり
´ ASP
´ 「Raspberry PI TOPPERS/ASP」検索
2017/09/24
7

Raspberry PI(ARM搭載CPU
ボード）
´  主催者側機材：Raspberry PI3b:５台（参考出品 Raspberry
PI2B:1台）
´  持ち込みRaspberry PIはなんでも結構です(ARM CPUならな
んでもOK)。
´  対応OSが少ないものがあります。移植を⽬標設定にしていただ
くことがあります。
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
8

電源
´  電源の不安定がSDカードへの書き込み失敗の原因
´  2.5Aアダプタ推奨（今後購⼊予定）
´  無線(wifi, bluetooth)を使わず, 画像処理などを⾏わなければ2Aでも動作可能
´  PCから電源を取る場合には
´  ケーブルにOn/Offスイッチ付きのものを推奨
´  コネクタの抜き差しは、がたつき・接触不良の原因
´  電源投⼊⼿順
´  SDカードを刺す。（⾦属が出ている⽅を基盤側に）
´  HDMIケーブルをディスプレイに接続
´  キーボード、マウスをUSB（電源On前）または無線（電源On後）で接続
´  USB micro Bケーブルを接続（スイッチ付きのものはスイッチOn)
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
9

SDカード
´  フォーマット
´  ファイルコピー
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
10

第⼆部 Raspbian
´  ID, passwd
´  piとroot
´  ファームウェア
´  確認と更新
´  ファイル
´  不要なファイルの削除
´  プロセス
´  不要なプロセスのkill
´  apt-get(ソフトウェアの導⼊)
´  Wireshark
´  通信の測定(wireshark)
2017/09/24
11
(c) @kaizen_nagoya

ID, Passwd
´  既定値 id: pi, passwd:raspberry
´  Piパスワードの変更
´  Rootパスワードの設定
´  新規ID, パスワードの設定
´  選択肢
´  Pi：idの削除
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
12

ファームウェアの確認
´  Vcgencmd version
´  Aug 8 2017. 12:01:57
´  Copyright (c) 2012 Broadcom
´  ソフトウェアの更新
´  apt-get update
´  apt-get upgrade
´  apt-get dist-upgrade
´  ファームウェアの更新
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
13

USB-シリアルケーブル
´  ネットワーク対応以外のソフトウェアのログ出⼒
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
14

ファイルの確認
´  /bootの中
ls /boot
´  SDの中全部
sudo ls / -al –R &> ls20171026.txt
約数メガ以上のファイルになる
何か作業した翌⽇
sudo ls / -al –R &> ls20171027.txt
diff ls20171027.txt ls20171026.txt
変更・追加・削除したフィルの⼀覧ができる
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
15

⾛っているプロセスの確認
´  ps –ax
´  pstree –p
´  ２つの結果を⽐較する
´  例えば,ipv6を使わないので
あれば、
96 ? S < 0:06 [ipv6_addrconf]
´  いらないかもしれない
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
16
systemd(1)-+-avahi-daemon(353)---avahi-daemon(375)
|-bluetoothd(3489)
|-cron(345)
|-dbus-daemon(340)
|-dhcpcd(515)
|-hciattach(464)
|-login(530)---bash(550)---pstree(3545)
|-rsyslogd(338)-+-{in:imklog}(342)
| |-{in:imuxsock}(341)
| `-{rs:main Q:Reg}(343)
|-systemd(541)---(sd-pam)(545)
|-systemd-journal(141)
|-systemd-logind(351)
|-systemd-timesyn(296)---{sd-resolve}(332)
|-systemd-udevd(156)
|-thd(352)
`-wpa_supplicant(430)

´  systemd(1)
´  avahi-daemon(353)
´  avahi-daemon(375)
´  bluetoothd(3489)
´  cron(345)
´  dbus-daemon(340)
´  dhcpcd(515)
´  hciattach(464)
´  login(530)
´  bash(550)
´  pstree(3545)
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
17

´  rsyslogd(338)
´  {in:imklog}(342)
´  {in:imuxsock}(341)
´  {rs:main Q:Reg}(343)
´  systemd(541)
´  (sd-pam)(545)
´  systemd-journal(141)
´  systemd-logind(351)
´  systemd-timesyn(296)
´  {sd-resolve}(332)
´  systemd-udevd(156)
´  thd(352)
´  wpa_supplicant(430)
2017/09/24
(c) @kaizen_nagoya
18

第⼆部技能検査
´  この資料を⾒たことがある。
´  今はIoTよりDeep Learning！
´  ネットを測定した事あり！
´  インタネットはネットワークの相
互接続？
´  IoTといえばRaspberry PI！
´  Raspberry PIといえばSSPだ！
´  TCP/IPがTOPPERSで動く。
´  家電もネットワークに！
´  この動画を⾒たことある！
´  IoTでもRubyを使いたい！
´  Lego MindstormでもRuby!
´  RealTimeプログラム書ける？
2017/09/24
19
´  連続/離離散制御設計できる？
´  科学を四層構造で考えよう!
´  IoTも.NET microframework!
´  IoTのセキュリティ考えてる?
´  IoTのセキュリティ対策OK!
´  まずコーディング標準から!
´  Verilog HDLの設計指針も！
´  セキュリティは分析から!
´  ⼦供のころから分析しよう！
´  セキュリティといえば確率!
´  クロスコンパイラは必須？
´  坂井弘亮さんはIPAセキュリティ
キャンプの講師だ！
´  名古屋こわい？ (c) @kaizen_nagoya

この資料を⾒たことがある。
Yes: 次⾴。 No:下のslide。
https://
www.slideshar
e.net/
kaizenjapan/
before-study-
gifu-
university-2016
2017/09/24
20
(c) @kaizen_nagoya

今はIoTよりDeep Learning！
No: 次⾴。 Yes:下のslide。
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan
/deep-
learning-
reading-
club-nimbi
2017/09/24
21
(c) @kaizen_nagoya

ネットを測定した事あり！
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
wireshark-
measure-
the-net2017/09/24
22
(c) @kaizen_nagoya

インタネットはネット
ワークの相互接続？
Yes:次⾴。No:下のslide。
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan
/internet-
textbook-20
17
2017/09/24
23
(c) @kaizen_nagoya

IoTといえばRaspberry PI！
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
safety-and-
security-
using-
raspberry-pi
2017/09/24
24
(c) @kaizen_nagoya

Raspberry PIといえばSSPだ！
Yes: 次⾴。 no:下のslide。
⾼橋和浩
https://
swest.topp
ers.jp/
SWEST17/
data/
s5d_procee
ding.pdf
2017/09/24
25
(c) @kaizen_nagoya

TCP/IPがTOPPERSで動く。
松浦光洋
http://
toppers.jp/
docs/
contest/
2013/
mmatsu_pr
esen_2013.
pdf 2017/09/24
26
(c) @kaizen_nagoya

家電もネットワークに！
⻑島宏明
https://
www.slidesh
are.net/
HiroakiNaga
shima1/
toppers2016
2017/09/24
27
(c) @kaizen_nagoya

この動画を⾒たことある！
Yes: 次⾴。 No:下の動画。
Miho
nagahama
https://
www.youtube.
com/watch?
v=5Lt_so7zaM4
2017/09/24
28
(c) @kaizen_nagoya

IoTでもRubyを使いたい！
No: 次⾴。 Yes:下の動画。
⽥中和明
mruby
https://
www.youtu
be.com/
watch?
v=4601oSU2
jDY
2017/09/24
29
(c) @kaizen_nagoya

Lego MindstormでもRuby!
やまね
ゆりえ
https://
www.slidesh
are.net/
yamanekko
/mrubyet
2017/09/24
30
(c) @kaizen_nagoya

RealTimeプログラム書ける？
中村
晋⼀郎
http://
toppers.jp/
docs/contest/
2013/
nakamura_pr
esen_2013.pdf
2017/09/24
31
(c) @kaizen_nagoya

連続/離散制御設計できる？
塩出武
https://
www.topper
s.jp/docs/
contest/
2013/
shiode_pres
en_2013.pdf
2017/09/24
32
(c) @kaizen_nagoya

科学を四層構造で考えよう！
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
ss-65852140
2017/09/24
33
(c) @kaizen_nagoya

IoTも.NET microframework!
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
net-micro-
framework-
for-toppers-
net
2017/09/24
34
(c) @kaizen_nagoya

IoTのセキュリティ考えてる?
⻫藤直希
https://
www.slidesh
are.net/
NSaitoNmiri/
toppers-
ssp-33935396
2017/09/24
35
(c) @kaizen_nagoya

IoTのセキュリティ対策OK!
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
iot-safety-
and-security
2017/09/24
36
(c) @kaizen_nagoya

まずコーディング標準から!
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
net-micro-
framework-
for-toppers-
net
2017/09/24
37
(c) @kaizen_nagoya

Verilog HDLの設計指針も！
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan
/how-to-use-
starc-rtl-
design-style-
guide-
veriloghdl-20
11-version
2017/09/24
38
(c) @kaizen_nagoya

セキュリティは分析から！
https://
www.slideshar
e.net/
kaizenjapan/
hazop-safety-
and-security-
with-records-
swest-at-gero-
gifu-pref-japan
2017/09/24
39
(c) @kaizen_nagoya

⼦供のころから分析しよう！
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
22-76145311
2017/09/24
40
(c) @kaizen_nagoya

セキュリティといえば確率!
⼩寺浩司
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan
/ss-70572076
2017/09/24
41
(c) @kaizen_nagoya

クロスコンパイラは必須？
邑中雅樹
https://
www.slidesh
are.net/
monaka/
cq-13089373
2017/09/24
42
(c) @kaizen_nagoya

坂井弘亮さんはIPAセキュリ
ティキャンプの講師だ！
坂井弘亮
https://
www.slides
hare.net/
kozossakai/
makeos
2017/09/24
43
(c) @kaizen_nagoya

名古屋こわい？
岡⽥昌之
https://
www.slidesh
are.net/
kaizenjapan/
ss-29237583
2017/09/24
44
(c) @kaizen_nagoya

第⼆部 Raspbian
´ GUI版とコマンド版
´ プロセスの確認、管理
´ デバイスの確認
´ ソフトウェアの導⼊
´ 通信パケットの測定
2017/09/24
45
(c) @kaizen_nagoya

第三部 TOPPERS
SSP, FMP, ASP
´ SSP
´ FMP
´ ASP
´ どれか選択して実装に挑戦
2017/09/24
46
(c) @kaizen_nagoya

第四部付録
´ ⾏事紹介
´ 参考⽂献
´ 表紙（⼀部）
´ 39⽂献(3ページ）
´ 略号⼀覧
´ 51項⽬(2ページ）
´ 謝辞
2017/09/24
47
(c) @kaizen_nagoya

ETロボコン2017
チャンピオンシップ⼤会
´ ET/IoT テクノロジー展(JASA)併設
´ パシフィコ横浜会議センター3F
´ 競技会・懇親会
´ 11/15(⽔)
´ モデリングワークショップ
´ 11/16(⽊)
2017/09/24
48
(c) @kaizen_nagoya

第15回クリティカルソフトウェア
ワークショップ（15thWOCS2）
´ 主催: 国⽴研究開発法⼈宇宙航空研究開発機構（JAXA）
独⽴⾏政法⼈情報処理推進機構（IPA）
´ 開催⽇: 2017年11⽉29⽇（⽔）13：30〜17：30
´  ［意⾒交換会 17：45〜19：15］
2017年11⽉30⽇（⽊）10：00〜17：00
´ 開催場所: 慶應義塾⼤学三⽥キャンパス北館ホール
´  〒108-8345 東京都港区三⽥2-15-45
2017/09/24
49
(c) @kaizen_nagoya

SEC CONへのお誘い
´ DEV SEC Con
´ http://www.devseccon.com/
´ SEC Con
´ https://2017.seccon.jp/
2017/09/24
50
(c) @kaizen_nagoya

参考⽂献表紙（⼀部） 2017/09/2451 (c) @kaizen_nagoya

参考⽂献(1)
´  [1] 岩井博樹, 標的型攻撃セキュリティガイド, SBクリエイティブ,2013
´  [2] Justin Seitz,サイバーセキュリティプログラミングPythonで学ぶハッカーの思考, オライリー,2015
´  [3]すべてわかるセキュリティ大全, 日経BP, 2018
´  [4]小高知宏, 基礎からわかるTCP/IP Javaネットワークプログラミング,オーム社, 2002
´  [5] RASPBERRY PI FOUNDATION, https://www.raspberrypi.org
´  [6] ISO/IEC 23360-1:2006 Linux Standard Base (LSB) core specification 3.1, ISO,2006
´  [7] 手のひらLinux でハイパー電子工作, Interface 2013 年 12 月号, CQ 出版, 2013
´  [8] K.Ashton, That 'Internet of Things' Thing, Jun 22, 2009 http://www.rfidjournal.com/
articles/view?4986
´  [9]杉本明加, 斉藤直希,TOPPERS/SSP, 2017, http://www.toppers.jp/ssp-kernel.html
´  [10] 髙橋和浩, raspberry pi 用ssp カーネルシュリンク版の紹介,名古屋市工業研究所
カーネルソース勉強会,2014,https://github.com/alvstakahashi/RPI-SHRINKSSP-FULL
´  [11] 髙橋和浩,小川清, カーネルソースの歩き方 RaspberryPi 演習,SWEST,2015,
http://swest.toppers.jp/SWEST17/program.html
´  [12]堀武司, 小川清,斉藤直希,渡部謹二,森川聡久,服部博行,安全分析,状態記述と形式手
法に着目した安全教育とスキル, 安全工学シンポジウム, 2009
2017/09/24
52
(c) @kaizen_nagoya

参考⽂献(2)
´  [13] RFC 791, Internet Protocol, IETF, 1981
´  [14] 堀良彰, 岩波講座インターネット2 ネットワークの相互接続, 岩波書店,2001
´  [15] Chris Sanders,実践パケット解析第2版 ―Wiresharkを使ったトラブルシューティング,
オライリー, 2012
´  [16] RFC3530, Network File System (NFS) version 4 Protocol, 2003
´  [17] RFC search, RFC Editor, https://www.rfc-editor.org/search/
´  [18] インターネットRFC事典, マルチメディア通信研究会,アスキー,1998
´  [19] 情報セキュリティ10 大脅威2016,IPA, 2016
´  [20] 小川清,端末間経路選択のための片方向遅延測定方式, 静岡大学博士論文, 2005
´  [21] つながる世界の開発指針, IPA, 2016, http://www.ipa.go.jp/sec/reports/
´  [22] 『つながる世界の開発指針』の実践に向けた手引き［IoT高信頼化機能編］,
SECBOOKS, IPA, 2017
´  [23]長島宏明, µKadecotのWebAPI,TOPPERSカンファレンスホーム・ネットワークWG 主
査, 2016
´  [24] 田中一成, プロセス分析はどこまで簡単にできるだろうか？, NSPICE conference, 2017
´  [25] 小川明秀, 安全分析における HAZOP-¬TRIZ連携の試み, 安全工学シンポジウム, 2016
2017/09/24
53
(c) @kaizen_nagoya

参考⽂献(3)
´  [26] 小川清, 始める前に, 岐阜大学, 2011-
´  [27] 小川清, 斉藤直希, RaspberryPI の安全と安心対策, 安全工学シンポジウム2017
´  [28] 松浦光洋, IwIPの移植, TOPPERS開発アプリケーションコンテスト,2013
´  [29] Miho Nagahama, あっちむいてほい,TOPPERS on Psoc & DragonBoard,you tube, 2017
´  [30] 田中和明, mruby/C IDE demo, you tube,2016
´  [31] やまねゆりえ, mrubyでETロボコンに出よう,2015
´  [32] 中村晋一郎, TOPPERS realtime system sample, TOPPERS, 2013
´  [33] 塩出武, TOPPERS_jSPとSCIcos_labによる組込みメカトロニクス制御シミュレーション,
TOPPERS活用アイデア・アプリケーション開発コンテスト, 2013
´  [34] 斉藤直希, リアルタイムOSの必要性とTOPPERS/SSPの紹介, 2014
´  [35] ちょけむさ, ちょけねこたんじょうびのおくりもの, pritemps, 2015
´  [36]小寺浩司, 確率論及統計論輪講, JAXA/IPA WOCS2, 2016
´  [37] 邑中雅樹, オープンソースで構築するARMマイコン開発環境, 2012
´  [38] 坂井弘亮, 組込みOSを作ってみよう！, OSC, 2015
´  [39]岡田昌之, 名古屋こわい？, 関西第3回地域連携セミナー, 2013
2017/09/24
54
(c) @kaizen_nagoya

略号⼀覧(1/2)
´  API: Application programming
Interface
´  CCIE: Cisco Certified Internetwork
Expert
´  CERT:Computer Emergency
Readiness Teams,
´  CEST: Consortium for Embedded
System Technology
´  DEV: developer
´  DVD-R:digital versatile disc
Recordable
´  ET: embedded technology
´  FME:A failure mode and effective
analysis
´  FTA: fault tree analysis
´  GPS: global positioning system
´  HAZOP: hazard analysis and
Operability study
´  Html: hyper text mark up language
2017/09/24
55
´  http: hyper text transfer protocol
´  https: hyper text transfer protocol
secure
´  ID: identifier
´  IDE: Integrated development
environment
´  IEC: International Electrotechnical
Commission,
´  IoT, Internet of things
´  IP: internet protocoll
´  ISO: International Organization for
Standardization
´  JASA: Japan Embedded Systems
Technology Association
´  JAXA: Japan Aerospace
Exploration AgencIPA:Information-
technology Promotion Agency,
Japan,
´  Jp: Japan
´  JSP: Just Standard Profile kernel
´  LSB: Linux Standard Base
´  LT: lightening talks
(c) @kaizen_nagoya

略号⼀覧(2/2)
´  lwIP: light weight Internet Protocol
´  MISRA:Motor Industry Softwre
Reliability Association,
´  Mruby/c, mruby compact(?)
´  Net: network
´  Nmiri, Nagoya Municipal Industrial
Research institute
´  NSPICE: Nippon software process
improvement and capability
determination
´  OS: operating system
´  OSC; open source conference
´  PSoC: Programmable System-on-
Chip
´  RFC: request for comment
´  RSS: real time system sample
´  RTL: Register Transfer Level
2017/09/24
56
´  SD: Secure Digital card
´  SEC CoN: Security Contest
´  SSP: Smallest Set Profile kernel
´  STARC: Semiconductor Technology
Academic Research
Center(dissolution)
´  SWEST: Summer Workshop on
Embedded System Technologies
´  TCP: Transmission Control Protocol
´  TOPPERS: Toyohashi OPen Platform
for Embedded Real-time Systems
´  TRIZ: theory of the resolution of
invention-related tasks
´  ver: version
´  WG: Working Group
´  WOCS: workshop on critical
software systems
´  www: world wide web
´  μKadecot: Kaden(home
electronics) controller, Kadeco is a
TM of Sony Science Laboratory
(c) @kaizen_nagoya

謝辞
経済産業省, (研)産業総合研究所,
(研)宇宙航空研究開発機構(JAXA), (大)岐阜大学,
(大)名古屋大学,(大)名古屋工業大学, (大)静岡大学,
(株）日本機能安全, (株)ヴィッツ, 東海ソフト(株),
サニー技研(株), アイシン精機(株), トヨタ自動車(株),
ルネサスエレクトロニクス(株), (株)アドヴィックス,
(株)東海理化,アイシンAW(株), みずほ情報総研(株),
新日鉄住金ソリューションズ(株), (株)デンソー, (株)NSD,
(株)デンソークリエイト,(株)オプトン, (株)日本テクノセンター,
(地独)道総研工業試験場, (公社)日本技術士会,
OSC事務局, 大垣mini maker fair事務局, CEST, SWEST
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2017/09/24
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