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@kaizen_nagoya(Dr. Kiyoshi Ogawa)

Programmer, Day 16

Last updated at Posted at 2025-08-27

職業訓練
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/95368b63fa21d64271ec

Programmer, Day 15
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/b1b1fc9a3eb0ff474c86

C言語(C++)が必要な人と必要ない人
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/2afe9e846b55b24cb6f1

C言語を習得する３つの方法
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/84cab0888c193bba429b

Programmer, Day 17

MCP入門 〜面倒なことはAIエージェントにやらせよう〜　を聞きながら
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/54b648c838fae8d57e38

職業訓練（IT)　オープンソースとユーザビリティ教育。構造化とUMLを使って。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/c41988c2f8ce1b61a08a

名古屋Reject会議 ふたたび
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/d35d2de4a35abb797126

Qiita Tech Festa 2025 自己記事一覧
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/83f7b7d9609d6789dc3a

<この項は書きかけです。順次追記します。>
This article is not completed. I will add some words and/or centences in order.
Este artículo no está completo. Agregaré algunas palabras en orden.

MISRA C

MISRA C まとめ #include
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/f1a79a7cbd281607c7c9

Misra Example Suite at docker コンパイル完了までの道のり。docker(154) error(56)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/71f04a0204d5a1114577

一つづつMISRAが作成した直したソースは別に解説します。
docker(201) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(1) D_04_03.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/780be9109348340e20e0

docker(202) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(2) R_02_02.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/496869b87dd3d29cea8b

docker(203) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(3) R_05_03.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/cb0d1da183f4f1e9e59d

docker(204) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(4) R_07_04.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/73b9f16638273a74d807

docker(205) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(5) R_08_04.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/c753db14cc95a9303fa5

docker(206) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(6) R_09_0x.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/8ad38c8728440688255c

docker(207) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(7) R_10_0x.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/05dd6f6c14aeafbe3e71

docker(208) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(8) R_11_0x.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/9962647a1b510825fa6e

docker(209) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(9) R_13_0x.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/dcd2de1267e3c3449536

docker(210) gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(10) R_14_0x.c
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/772f49486e7cca1dbeb9

gcc(gnu), clang(llvm)コンパイルエラー・警告比較(12) R_17_03.c, docker(165) error(50) https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/f85e29050b99ea1c2538

Day 16

構造化

イラストの著作権など
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/409089d995514b5adccf

CISCO router DNS, docker, Web by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/5dfd7f97cb07d98e9f18

JMAAB制御モデリングガイドライン by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/8b828c64387b2c4155c7

プログラマ３年で社長事業
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/6b9eb7f026079702dff3

プログラマ３年で社長事業（未成年編）
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/60c4e79e65f0b9b32f46

プログラマ３年で社長事業（未成年編） 博士論文支援追加
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/326452b5bf29c144c307

学習と就職　by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/b3c46dab1d188790f4fc

鳴潮　枠組み利用のプログラミングか、ゲームの中にプログラミング要素を入れるか
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/35e777726c83d51fbf33

Apple ipadのAI機能 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/b95222c573e3fa5d7ca8

Apple AIハードウェア　by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/ce53f750d95d2832829f

CISCOのルータを操るやり方。by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/29d40e626d9745b2fbdf

CCNA (Cisco Certified Network Associate)対策問題集300 (LogicStack Media)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/68ba54419f702d98b65b

自動車用ソフトウェアのMILS, SILS, HILS, DriverInTheLoopSimulator, テストコース試験、公道試験の目的と成果について紹介してください。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/cf2671876473f4ea6cce

SDA(audio), SDR(Radio), SDN(networking) and SDV(software defined vehicle) by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/cca61da38485ac558123

プログラマ必須科目 ChatGPTにも確認
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/7b30d9d119792130facd

ChatGPT利用の技4つ with ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4a178bd6a09a4a471a7f

wikipediaの記述の偏り　現状と解決策 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/5bc695bfc3f718e47eb2

PowerPoint　筋書き(outline), 見直し(review), 見栄え加工 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/37bb97fc250fca37295b

ちょけねこ たんじょうびのおくりもの and HAZOP powered by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/a3b00eaa33355a82746b

設計 仕様 制約 AI利用開発の鍵 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/1b9cb2f9d26308d84791

Mermaid調べ始めた。timing diagram対応 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/dcfe80ad1fab1f22ff4b

Linux, SSH and cygwin Powered by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4863d3fc03fa139b5015

Cの精神と「全部読まなきゃ病」との戦い by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/34ab5ae63b34c6bc12e6

Cloud computing standard list 更新 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/60a495506269505bfd71

Software Factory from Japan by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/566ce586bb23423464f4

技術者は英語を学ぶ必要はない。英単語の羅列でいい＝プログラム。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4fc3963a21e0339fd1c9

C言語を習得する３つの方法　ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4a3518a18fa49f46787f

C言語(C++)が必要な人、必要ない人　ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/a074cb8cd292d8d94bd4

ChatGPTから学ぶ　３倍褒めて３分の１貶す
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/91e70fd8caa25076718b

猫中心設計から鳥中心設計へ　part2
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4d7a5a33c85e0b01dc5d

apple silicon, apple Intelligence
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/1ba3c921ec01782a2b20

AIシステムの中に、AI機能と、非AI機能に分けて表現してみる。

ルータ　構成要素図
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/81e8ebb258fea1393f06

ChatGPT

Programmer, Day 16 https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/5a8002983d2681b56773 の構造化の先が、今日の授業の概要です。どんなことを教えるといいでしょうか。

ChatGPT:

こちらの記事「Programmer, Day 16」（投稿日：2025年8月27日）では、「Day 16」のテーマとして 構造化 が挙げられており、講義の概要として「Cの精神」や「DoCAP」（職業訓練における体系）にも関連していることがわかります
Qiita
。

今日の授業テーマ：構造化（Structured Programming）を深めよう

  1. 「構造化プログラミング」とは？その思想と背景

なぜ構造化が登場したのか（例えば、ゴートゥーの弊害など）、手続き型プログラミングとの違い、制御フローの明確さを強調。

小さな関数・モジュールを組み合わせて、大きなプログラムを安全かつミスが少ない形で構成する考え方。

  1. 「Cの精神」と構造化との関係

C言語の設計思想における「明快でシンプルな構造」を支える構造化の重要性を紹介。
→ 「Cの精神」が構造化に支えられている、という点に触れると理解が深まります
Qiita
。

  1. DoCAP と構造化の実践的応用

DoCAP（職業訓練の文脈）における構造化の役割。例えば、大規模なシステムを設計・保守する際に、部品ごとに分解し構造化する重要性を解説。

UMLやモジュール分割による設計支援も併せて紹介すると実践的。

  1. 具体的なコード例やワークショップ

典型的な構造化の良いコード例（明確な関数、早期 return、分岐の制御）を示し、生徒とディスカッション。

簡単な C コードを例に、構造化前／後を比較してみる活動もおすすめ。

  1. 構造化のメリットと限界も整理

メリット：保守性の向上、バグの局所化、理解・レビューのしやすさ。

限界：小さすぎるメソッドの乱用による可読性低下、防御的プログラミングとの相性など。

  1. 発展的トピック（時間があれば）

モダンな手法との共通点（例：関数型プログラミングでの純粋性、リファクタリングによる構造化の応用）。

継続的レビューやDevOps環境での自動チェックなど、生産性に直結する構成管理も紹介できます（※参考：Day 14で言及されていたレビュー計画やツールの自動化も参考になります）
Qiita
。

講義の流れイメージ（例）
項目 内容
導入 構造化の定義と「Cの精神」との関連
理論 なぜ構造化するのか、歴史背景（ゴートゥーなど）
実践 コード例、リファクタリング演習
応用 UMLやモジュール設計での構造化
まとめ メリット・限界、実務での活かし方まとめ
発展 DevOps、自動レビューとの連携（時間があれば）

この構成で授業を進めると、理論と実践の両面から「構造化プログラミング」の本質を学びやすくなります。特に、Day 16で示されている「構造化」と「Cの精神」、そしてDoCAPという文脈を融合させることで、プログラマとしての思考力が養われる構成になると思います。

他にも取り入れたいトピックや、学習者のレベルに合わせた応用などがあれば、気軽に教えてください！

あなた:
Cの精神がわかるためのソースコード例をお示しください。
ChatGPT:

いい質問です！
「Cの精神」が表れているコード例は、「プログラマが意図してやろうとすることを妨げない」シンプルで明快な記述 です。
ここでは 3 段階の例で示します。

例1: 最小限の「Hello, world」
#include

int main(void) {
printf("Hello, world\n");
return 0;
}

ヘッダを #include するだけで、標準出力が使える。

main 関数はシンプル、複雑な初期化不要。

「余計なものがない」＝Cの精神の第一歩。

例2: 構造化の基本 – 配列の平均を計算
#include

double average(int *arr, int n) {
int sum = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
sum += arr[i]; // シンプルなループと配列アクセス
}
return (double)sum / n;
}

int main(void) {
int data[] = {10, 20, 30, 40, 50};
int n = sizeof(data) / sizeof(data[0]);

printf("Average = %.2f\n", average(data, n));
return 0;

}

ポインタと配列のシンプルな関係がそのままコードになる。

「配列の大きさは自分で計算せよ」という自由度（余計な抽象化をしない）。

for ループはわかりやすく直線的な制御フロー。

例3: システム資源への直接アクセス

（Cの精神がよく現れる例）

#include

int main(void) {
FILE *fp = fopen("data.txt", "w");
if (!fp) {
perror("fopen");
return 1;
}

fprintf(fp, "C allows direct file I/O\n");
fclose(fp);

return 0;

}

OS のリソース（ファイル）を 直接扱える自由。

例外処理やガードが「自分で書ける」。

「余計な制約を課さず、必要なら全部プログラマが制御できる」＝Cらしさ。

まとめ

最小限で動く（Hello world）

シンプルで構造化できる（平均計算）

ハードやOSに近い自由さ（ファイルアクセス）

これらが「Cの精神」を感じられるソースコード例です。

👉 ご希望なら、もう一歩踏み込んで 「Cの精神が表れた悪い例（アンチパターン）」→「良い例」 の対比で解説することもできますが、それも見てみたいですか？

あなた:
はい。お願いします。
ChatGPT:

ありがとうございます！
では「Cの精神」を理解しやすくするために、悪い例（アンチパターン） と 良い例 を対比して示します。
Cらしさは「余計な抽象化や複雑さを避け、シンプルにプログラマの意図を表現する」ことです。

例1: ループ処理の書き方

❌ 悪い例（Cらしくない）

#include

int main(void) {
int data[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int i = 0;
int sum = 0;

while (1) {                  // 無限ループ
    if (i >= 5) break;       // 複雑な制御
    sum = sum + data[i];
    i++;
}

printf("Average = %d\n", sum / 5);
return 0;

}

意図が不明確（無限ループからの break）。

冗長な書き方で読み手に負担をかける。

「シンプルな構造化」を妨げている。

✅ 良い例（Cの精神に沿った構造化）

#include

int main(void) {
int data[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int sum = 0;

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    sum += data[i];    // 直線的で明快
}

printf("Average = %d\n", sum / 5);
return 0;

}

for により「0から4まで繰り返す」という意図が明確。

不要な break や無駄な変数を排除。

シンプルで読みやすく、意図が伝わる。

例2: ファイル処理

❌ 悪い例（Cらしくない）

#include

int main(void) {
FILE *fp;
fp = fopen("out.txt", "w"); // エラー処理なし！
fprintf(fp, "Hello\n"); // fp が NULL でも動こうとする
fclose(fp); // クラッシュの可能性
return 0;
}

リソースエラーを無視している。

「プログラマが本来やりたいこと（安全に書き込み）」を妨げている。

✅ 良い例（Cの精神に沿ったシンプルな制御）

#include

int main(void) {
FILE *fp = fopen("out.txt", "w");
if (!fp) {
perror("fopen"); // OS のエラーをそのまま表示
return 1; // 意図的に終了
}

fprintf(fp, "Hello\n");
fclose(fp);
return 0;

}

自由度を保ちつつ、安全性も確保。

エラー時にどうするかをプログラマが制御できる。

「やりたいことを邪魔しないが、責任は自分で持つ」Cらしさ。

例3: 構造体とポインタ

❌ 悪い例（Cらしくない、過剰な抽象化）

#include

struct Point {
int x, y;
};

int addX(struct Point p1, struct Point p2) {
return p1.x + p2.x; // 値渡しで非効率
}

int main(void) {
struct Point a = {1, 2};
struct Point b = {3, 4};
printf("%d\n", addX(a, b));
return 0;
}

構造体を値渡ししてコピーが発生、意図が不明瞭。

「効率」と「意図の明快さ」を損なう。

✅ 良い例（Cの精神に沿った自由な書き方）

#include

struct Point {
int x, y;
};

int addX(const struct Point *p1, const struct Point *p2) {
return p1->x + p2->x; // ポインタ利用で効率的
}

int main(void) {
struct Point a = {1, 2};
struct Point b = {3, 4};
printf("%d\n", addX(&a, &b));
return 0;
}

ポインタを通じて必要な部分だけ扱う。

プログラマが「効率を意識して制御できる」自由さ。

余計な抽象化がない。

まとめ

悪い例 → 不要に複雑、冗長、安全性を無視、効率を損なう。

良い例 → シンプルで明快、自由度を保ちながらプログラマが制御できる。

これが「Cの精神」の核である
👉 プログラマが意図してやろうとすることを妨げない
という考え方につながります。

ご希望なら、次のステップとして「Cの精神 vs 他言語（例: JavaやPython）」を比較したコード例をお見せできますが、それもご覧になりますか？

あなた:
ありがとうございます。お示しいただいたのは、Hosted環境のみで、組み込み構造化の授業では、Freestanding環境の例が必要です。お願いできますか。
ChatGPT:

なるほど！
確かにこれまで示したのは Hosted 環境 (標準ライブラリが前提) での例でした。
組込み構造化の授業では、Freestanding 環境 (ライブラリなし、OSなし前提) の例が必要ですね。

Freestanding では、

stdio.h のような標準ライブラリを使わない

main() の定義すら任意（C規格では main は必須でない）

ハードウェアレジスタやメモリマップに直接アクセス

割り込みベクタや初期化ルーチンが自分で必要

といった特徴があります。

以下、授業で示しやすい 構造化プログラミング的なFreestanding例 をまとめました。

例1: メモリマップトI/Oを使ったLED点滅
// Freestanding 環境用 (標準ライブラリなし)

#define GPIO_BASE 0x40020000U // 例: GPIO ポートのベースアドレス
#define GPIO_MODER (*(volatile unsigned int )(GPIO_BASE + 0x00))
#define GPIO_ODR ((volatile unsigned int *)(GPIO_BASE + 0x14))

// 構造化: 関数で役割を分割
void gpio_init(void) {
GPIO_MODER |= (1U << 10); // 例: GPIOx pin5 を出力に設定
}

void led_on(void) {
GPIO_ODR |= (1U << 5);
}

void led_off(void) {
GPIO_ODR &= ~(1U << 5);
}

void delay(volatile unsigned int count) {
while (count--) {
// 何もしない (ビジーループ)
}
}

int main(void) {
gpio_init();
while (1) {
led_on();
delay(100000);
led_off();
delay(100000);
}
}

ポイント

標準ライブラリ不要。

関数で「初期化」「ON」「OFF」「遅延」を分ける → 構造化。

「Cの精神」＝ハードを直接制御できる自由、かつ分かりやすい構造。

例2: 割り込みハンドラの構造化
// ベクタテーブルの先頭に配置される割り込みハンドラ (例: ARM Cortex-M)

void Reset_Handler(void);
void Default_Handler(void);

attribute((section(".isr_vector")))
void (* const g_pfnVectors[])(void) = {
Reset_Handler, // リセット時
Default_Handler, // NMI
Default_Handler, // HardFault
// ... 他の割り込みもここに並ぶ
};

void Reset_Handler(void) {
main(); // Cランタイム初期化後に main へ (本来は .data/.bss の初期化も必要)
}

void Default_Handler(void) {
while (1) {
// 想定外の割り込みを捕捉して無限ループ
}
}

int main(void) {
// 組込みアプリの本体
while (1) {
// メイン処理
}
}

ポイント

Hosted では隠される「起動シーケンス」を自分で記述する。

Reset_Handler → main の流れを 構造化されたエントリーポイント として示せる。

OSに頼らず、自分で必要な仕組みを組み立てられる自由 がCの精神。

例3: 組込みでの構造体によるレジスタ操作
// ペリフェラルのレジスタを構造体でマッピングする例
typedef struct {
volatile unsigned int MODER;
volatile unsigned int OTYPER;
volatile unsigned int OSPEEDR;
volatile unsigned int PUPDR;
volatile unsigned int IDR;
volatile unsigned int ODR;
} GPIO_TypeDef;

#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *)0x40020000U)

void gpioa_pin5_output(void) {
GPIOA->MODER |= (1U << 10); // PA5 を出力に設定
}

void gpioa_pin5_toggle(void) {
GPIOA->ODR ^= (1U << 5);
}

int main(void) {
gpioa_pin5_output();
while (1) {
gpioa_pin5_toggle();
for (volatile int i = 0; i < 100000; i++);
}
}

ポイント

レジスタ定義を構造体にすることで構造化。

可読性・保守性が向上。

直接アクセスの自由度は保たれる。

授業で強調できること

Hosted と違い「ライブラリがない環境で自分ですべて組み立てる」ことを体験する。

関数分割・構造体定義 によって「構造化プログラミング」が役立つことを実感できる。

Cの精神 = 「プログラマが自由にハードを扱えるが、設計者が責任を持って構造化する」こと。

👉 この流れなら、授業では

最初に「HostedのHello world」→

次に「FreestandingでLED点滅」
と段階的に見せると、「Cの精神」が Hosted/Freestanding 両面で理解されると思います。

ご質問ですが、授業の対象は マイコン（ARM Cortex-Mなど）実機を想定 されていますか？
それとも シミュレータ/抽象的なFreestanding環境 を前提にしましょうか？

あなた:
はい。お願いします。
ChatGPT:

了解しました 👍
では、授業向けに Freestanding環境の構造化プログラミング例 を、

シミュレータ/抽象環境で示せる簡単な例

実機（ARM Cortex-M等のマイコン）を想定した例

の両方で整理してみます。

  1. シミュレータや抽象Freestanding環境での例

標準ライブラリなし・OSなしを想定して「メモリ上のレジスタを模したLED制御」を行います。
（PC上でもクロスコンパイルしてシミュレーション可能）

// 仮想レジスタ定義 (シミュレータ用)
volatile unsigned int LED_PORT;

// 関数ごとに役割を分けて「構造化」
void led_on(void) {
LED_PORT = 1;
}

void led_off(void) {
LED_PORT = 0;
}

void delay(volatile unsigned int count) {
while (count--) {
// 何もしない
}
}

int main(void) {
while (1) {
led_on();
delay(100000);
led_off();
delay(100000);
}
}

ポイント

標準ライブラリ (stdio.h など) 不使用 → Freestanding

レジスタを 抽象変数で模擬 → シミュレーション可能

関数分割 により「構造化」の意味を明示できる

  1. 実機（ARM Cortex-M, STM32など）を想定した例

実際のマイコンでは、レジスタを構造体でマッピングしてアクセスします。

// GPIOポートの構造体定義 (例: STM32のGPIOA)
typedef struct {
volatile unsigned int MODER; // モード設定
volatile unsigned int OTYPER; // 出力タイプ
volatile unsigned int OSPEEDR; // 出力速度
volatile unsigned int PUPDR; // プルアップ/ダウン
volatile unsigned int IDR; // 入力データ
volatile unsigned int ODR; // 出力データ
} GPIO_TypeDef;

#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *)0x40020000U)

void gpioa_pin5_output(void) {
GPIOA->MODER |= (1U << 10); // PA5 を出力に設定
}

void gpioa_pin5_toggle(void) {
GPIOA->ODR ^= (1U << 5); // 出力ビットを反転
}

void delay(volatile unsigned int count) {
while (count--);
}

int main(void) {
gpioa_pin5_output();
while (1) {
gpioa_pin5_toggle();
delay(100000);
}
}

ポイント

実ハードウェアのアドレス空間を直接操作 → Freestandingらしさ

gpioa_pin5_output() / gpioa_pin5_toggle() / delay() と分けて 構造化

プログラマが直接ハードを制御できる「Cの精神」

  1. 授業での流れ提案

Hosted環境: printf("Hello, world"); → 「標準ライブラリに依存している」ことを確認

Freestanding（抽象シミュレータ）: 仮想レジスタにLED出力 → 「ライブラリなしでも動く」ことを体験

Freestanding（実機）: 構造体マッピングによるレジスタ操作 → 「構造化により保守性と可読性が上がる」ことを理解

これで、

「HostedとFreestandingの違い」

「Cの精神」＝自由＋責任

「構造化」の実用性

が一度に学べます。

👉 もし授業で「実機」を使えるなら、どのマイコン（例: STM32, RX, RISC-Vボードなど） を対象にされますか？
機種に合わせてレジスタやサンプルコードを具体化したほうが、学生さんがすぐに試せる教材になりますよ。

あなた:
STM32でお願いします。
ChatGPT:

承知しました！
それでは STM32（Cortex-M搭載マイコン） を対象に、授業で使える Freestanding構造化プログラミング例 を整理します。
標準ライブラリ（stdio.h や HALドライバ）は使わず、レジスタを直接操作する形です。

STM32での Freestanding 構造化例

  1. GPIOレジスタの構造体定義
    // STM32F4シリーズ GPIO (一部抜粋)
    typedef struct {
    volatile unsigned int MODER; // モード
    volatile unsigned int OTYPER; // 出力タイプ
    volatile unsigned int OSPEEDR; // 出力速度
    volatile unsigned int PUPDR; // プルアップ/プルダウン
    volatile unsigned int IDR; // 入力データ
    volatile unsigned int ODR; // 出力データ
    volatile unsigned int BSRR; // ビットセット/リセット
    } GPIO_TypeDef;

#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *)0x40020000U)

// クロック制御レジスタ (RCC)
#define RCC_AHB1ENR (*(volatile unsigned int *)0x40023830U)

  1. 初期化とLED制御関数
    void gpioa_pin5_init(void) {
    // GPIOAクロック有効化 (RCC_AHB1ENR の bit0)
    RCC_AHB1ENR |= (1U << 0);

    // PA5 を出力モードに設定 (MODERの bit10:11 を 01 に)
    GPIOA->MODER &= ~(3U << 10); // クリア
    GPIOA->MODER |= (1U << 10); // 出力
    }

void gpioa_pin5_on(void) {
GPIOA->BSRR = (1U << 5); // bit5 をセット
}

void gpioa_pin5_off(void) {
GPIOA->BSRR = (1U << (5 + 16)); // bit5 をリセット
}

void delay(volatile unsigned int count) {
while (count--) {
asm("nop"); // 最適化防止
}
}

  1. メイン処理（構造化されたループ）
    int main(void) {
    gpioa_pin5_init();

    while (1) {
    gpioa_pin5_on();
    delay(1000000);
    gpioa_pin5_off();
    delay(1000000);
    }
    }

授業で強調できるポイント

標準ライブラリなし
→ Hosted環境と違い、#include が不要。
→ printf も使えないので、結果は LED の点灯で「見える化」する。

ハードウェア直結の自由度
→ RCC でクロックを自分で有効化。
→ GPIO のモードを直接設定。
→ 「プログラマが意図してやろうとすることを妨げない」＝Cの精神。

構造化の工夫

gpioa_pin5_init() で初期化を分離

gpioa_pin5_on/off() でLED制御を関数化

delay() で時間待ちを抽象化
→ 「何をしているか」が読みやすく、保守性が高い。

授業での進め方（例）

HostedのHello World をまず見せて、「標準ライブラリ依存」を確認。

FreestandingでLED点滅（裸コード） を動かす。

「構造化」されていない一枚板コード → 関数に分割した例 に書き換える。

「Cの精神」＝ 自由と責任、構造化による秩序 をまとめる。

👉 このサンプルは STM32F4 Discovery ボードや Nucleo-F4/F3 シリーズなどで試せます。
（実機ボードに合わせて RCC / GPIO のベースアドレスが少し違いますので調整が必要です）

ご質問ですが、授業で対象にされるのは 特定シリーズ（例: STM32F4, STM32F1, STM32G0） のどれでしょうか？
シリーズを決めれば、そのままビルド＆実機動作できる完全コードをご用意できます。

参照

ChatGPT利用の技4つ with ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4a178bd6a09a4a471a7f

ChatGPTによるQiita記事の改良と補足
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/20604d6dd0702ab95c2f

ChatGPTによるQiita記事の改良と補足（２）
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/996275307ffc8c1243f8

本から始める 面倒なことはChatGPTにやらせよう　by からあげ
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/f5ce2a18db54b5610e4b

MCP入門 〜面倒なことはAIエージェントにやらせよう〜 by からあげ を聞きながら
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/54b648c838fae8d57e38

【松尾研LLMコミュニティ】面倒なことはLLMにやらせよう "Beginning LLM"2024年10月17日 AI(9)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/efdc23fbe67cdae2126e

設計:ChatGPTで特異解か一般解を求める AI(1)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4dec580e16a7c84b0ec4

みんなの使い方から学ぶ
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/8e7de492d896df94a36e

AI・機械学習　昨日、今日、明日
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/adb184c8fc7a65ac9756

DNA LLM and genome for survey 2200 papers by name.
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/ce8a28d6072f340a9d59

ChatGPTから学ぶ　３倍褒めて３分の１貶す
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/91e70fd8caa25076718b

AI時代の相棒は、キミに決めた！ 推しのAIエージェントをシェアしよう！企画参加まとめへの序章
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/e3fd7557bac97d1b88f2

記事投稿数、いいね数の目標設定して ChatGPTに聞いてみた。
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/019e2ad9c3e45e45854e

AI時代の相棒は、キミに決めた！ ChatGPT推し ver.0
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/8068a884fb2e64cd3c4f

無料ChatGPTの処理限界
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/84683aee26d9f4a28af0

by ChatGPT, with ChatGPT and people opinions.
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/57f00f9b48b25bc231e6

ChatGPTの使い方の利点と課題 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/0f469e473a6ed0407daa

DataRobot 風 AI agent Robotをあなたに
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/1ca8ca1dedefaf739d16

ChatGPTの賢い使い方
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/3a7e4583553543eeeeb3

ChatGPTの弱みをあなたに
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/3c97c63a22939e203905

ChatGPTで裸の王様
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/8377be38d3a763e93811

設計 仕様 制約 AI利用開発の鍵 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/1b9cb2f9d26308d84791

PowerPoint　筋書き(outline), 見直し(review), 見栄え加工 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/37bb97fc250fca37295b

逃げ回るChatGPTを追い詰めるには
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/cd60426e626ba05e0377

三人寄れば文珠の知恵は直交する能力前提 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/512e5611615e2426bb42

プログラマ３年で社長事業（未成年編） 博士論文支援追加
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/326452b5bf29c144c307

自殺防止手引き原稿 補足 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/7e459fa7edf7205c2667

しつけ(discipline) の測定視点 by ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/6b5ce03c545f7bbd8723

技術者は英語を学ぶ必要はない。英単語の羅列でいい＝プログラム。
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猫中心設計から鳥中心設計へ　part2
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4d7a5a33c85e0b01dc5d

プログラマ必須科目 ChatGPTにも確認
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なんで音楽とプログラムの関係がうまく書けないか。
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AI利用業務手引き
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/f201b292f37dba16e9ef

C言語(C++)が必要な人と必要ない人
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/2afe9e846b55b24cb6f1

C言語(C++)が必要な人、必要ない人　ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/a074cb8cd292d8d94bd4

C言語を習得する３つの方法
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/84cab0888c193bba429b

C言語を習得する３つの方法　ChatGPT
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4a3518a18fa49f46787f

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