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Volume 38 (2005/01/26)
自動車などの制御システム開発をサポートする：「MATLAB®と連携したV850統合開発環境」
電子化の進む自動車制御システム
現在、自動車のありとあらゆるところで電子化が進んでいます。特に、より快適でなおかつ環境や安全にも配慮した自動車にするために、エンジンやエアバッグ、ブレーキなどはマイコンを使って複雑な制御を行っています（図1）。例えばエンジンについては、地球環境問題の深刻化を受け、大気汚染の原因のひとつとされる自動車の排ガスに含まれる有害物質の排出量規制を強化する取り組みが世界各国で進んでおり、効率よく燃料を使い、無駄なガスを排出しないような緻密な制御をマイコンによって行っています。またエアバッグについても、衝突時にいつどのタイミングでエアバッグを出せば、人命に影響が少ないかをブレーキやステアリングとも連動しながらマイコンによって制御しています。
そして、その動作のほとんどはソフトウエアによって制御されています。したがって、マイコンのソフトウエアが膨大となってきており、いかに効率よくソフト開発するかが課題になっています。
制御システム開発の主流になりつつあるMATLAB®
一般的に自動車業界では「V字プロセス」といわれる開発スタイルがよく用いられています（図2）。これは、仕様検討段階から製品完成に至る一連の流れをV字に例え、設計したものを検証し、不具合があれば設計を見直してまた検証するといったことの繰り返しで開発を進めていく開発プロセスを表しています。ここで、検証に至る前の仕様設計（プロトタイピング）時において、シミュレータ上のモデル（例えば仮想のエンジン）を使い、ソフトウエアの仕様を詰めていく「モデルベース開発」が最近よく用いられています。試作したソフトウエアをいきなり実機で検証せず、まずシミュレータ上に実際のエンジンを制御しているかのような環境（モデル）を作り出し、仮想的に動作検証を行っていくものです。これによって、仕様上の論理的な間違いやマイコン制御レジスタの設定ミスなど実機でなくても検出できる設計エラーを事前に検出したり、異常が起きた時の回復処理の設計エラーを事前に発見したりすることができるので、実機検証時の負荷が減り、効率よくソフト開発を行うことができます。この過程において、仮想の環境を作り出すシミュレーションツールとしてMATLAB®/Simulink®が主に使われています。MATLAB®/Simulink®とは、The MathWorks社のツール製品で、ブロック線図によるグラフィカルな環境で容易にシステムモデルを構築できるため、動的システムのシミュレーションに広く採用されています。いまや自動車制御システムの開発における主流になりつつあります。
MATLAB®と連携したV850統合開発環境
NECエレクトロニクスでは、このようなモデルベース開発を伴う高度な制御システムに向けて、リアルタイム制御に優れた32ビットRISCマイクロコントローラV850シリーズを展開しています。そして、このV850シリーズ開発環境とMATLAB®のモデルベース開発環境を連携させた各種ソリューションを提案することにより、ソフト開発の負担を低減するニーズにお応えしています。例えば、プロトタイピング段階の効率を向上させるデバイス・ドライバ作成支援ツールAppliletとの連携です（図3）。MATLAB®/Simulink®の自動コード生成ツールReal-Time Workshop® Embedded Corder(以下RTW-EC)とAppliletを連携させ、開発工数を削減できます。また、この環境では自動生成コードと一緒にデバイス・ドライバファイルやその他のユーザ独自ファイルをRTW-ECの設定画面で指定することができるので、自動コード生成処理と共にV850統合開発環境を自動起動することができます。あとは、ボタン操作一つでプログラムのビルドとデバッグが可能となり、工数の削減、期間短縮が実現できます。
NECエレクトロニクスではこの他にも、MATLAB®/Simulink®がサポートを強化している検証過程に向けても、単体テスト段階の評価ボードやエミュレータを提供しています。さらに、「V字プロセス」の各段階において、設計効率を向上させるため、パートナ各社の各種ツールとも連携したV850シリーズの開発環境を構築中です（図4）。
NECエレクトロニクスは、自動車業界をはじめとした制御システム向けにより充実したソリューションを提供するため、MATLAB®との連携などお客様のニーズに応える開発環境を今後も提供していく予定です。
・MATLAB®、Simulink®、Real-Time Workshop® Embedded Corderは、米国The MathWorks，Inc．の登録商標です。国内では、サイバネットシステム（株）が販売・技術サポートを行っています。
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