未経験から学ぶ組み込み開発｜『組み込みエンジニアの教科書』で理解したポイントと実験記録

【組み込みエンジニアの教科書】を読んで学んだこと・実践したこと

📚 読んだ本

• タイトル：組み込みエンジニアの教科書
• 著者：渡辺　登 / 牧野　進二
• 出版社：C&R研究所
• 読んだ目的：
  • Linux の構造を理解するため
  • 組み込み開発の基礎を体系的に学びたかったため
  • 現役の組み込みエンジニアから最初の教材として勧められたため

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🧠 本から学んだ重要ポイント

• 組み込みシステムの構成要素
• 組み込みエンジニアのキャリアと役割
• 制御プログラムの基本構造
• Linux デバイスファイルを利用した入出力
• 組み込み Linux のメリットと注意点

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🛠 実際に試したこと・コード例

1. デバイスファイルにopen/read/write/closeするテストコード

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#define BUFFER_SIZE 64

int main() {
    int fd_zero, fd_null;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    ssize_t rbytes, wbytes;

    // /dev/zero を読み込み専用で開く
    fd_zero = open("/dev/zero", O_RDONLY);
    if (fd_zero < 0) {
        perror("open /dev/zero");
        return 1;
    }

    // /dev/null を書き込み専用で開く
    fd_null = open("/dev/null", O_WRONLY);
    if (fd_null < 0) {
        perror("open /dev/null");
        close(fd_zero);
        return 1;
    }

    // /dev/zero から読み込み、/dev/null に書き込む
    rbytes = read(fd_zero, buffer, BUFFER_SIZE);
    if (rbytes < 0) {
        perror("read");
    } else {
        printf("Read %zd bytes from /dev/zero\n", rbytes);

        wbytes = write(fd_null, buffer, rbytes);
        if (wbytes < 0) {
            perror("write");
        } else {
            printf("Wrote %zd bytes to /dev/null\n", wbytes);
        }
    }

    // ファイルを閉じる
    close(fd_zero);
    close(fd_null);

    return 0;
}

実行結果

🔍 この実験で学んだこと

• Linux の I/O はファイル操作として統一されている
• open/read/write/close の動作理解
• /dev/zero と /dev/null の用途を体験できた

2. Ubuntu上でArduino-cliを使用できるようにする方法

※Arduinoマイコンを所持していないため初期設定のみ

// 初期設定
arduino-cli config init

// ボード認識確認
arduino-cli board list

// ボードパッケージのインストール
arduino-cli core update-index
arduino-cli core install arduino:avr

// USBポート権限の設定
sudo usermod -aG dialout $USER

// ログアウト → ログインして有効化
logout

// dialoutが含まれているか確認
groups

📌 目的

• GUIに依存せず CLIベースでビルドできるようにすることで、
• 組み込み CI/CD の基礎となるため。

3. Yoctoの環境設定

// ホスト環境パッケージのインストール
sudo apt update
sudo apt install build-essential chrpath cpio debianutils diffstat file gawk \
     gcc git iputils-ping libacl1 liblz4-tool locales python3 python3-git \
     python3-jinja2 python3-pexpect python3-pip python3-subunit socat texinfo \
     unzip wget xz-utils zstd

// ロケールを設定
sudo locale-gen en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LC_ALL=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8

// Yocto（Poky リポジトリ）のクローン
git clone git://git.yoctoproject.org/poky
cd poky

// ビルド環境の初期化
source oe-init-build-env

// イメージのビルド
bitbake core-image-minimal

🔍 学んだこと

• 最小 Linux イメージを自動生成できるシステムであること
• カスタム Linux を設計するには必須の技術であること

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🚀 今後の展望

• Arduino 実機を使った制御プログラム作成
• Yocto でターゲット向け Linux を構築
• カーネルとデバイスドライバに挑戦