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@tkurume(久留米 利幸)

AI × 組込みファームウェア開発：書き込み確認の完全自動化

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Posted at

Screenshot_Monitor3_2025-12-13_092207.png

AI × 組込みファームウェア開発：書き込み確認の完全自動化

はじめに

組込みファームウェア開発において、「ビルド→フラッシュ→動作確認」のサイクルは日常的に繰り返されます。しかし、書き込みが正しく反映されたかの確認は意外と手間がかかります。

本記事では、GitHub Copilot (Claude Opus 4.5) を活用して、以下の自動化を実現した過程を詳細に記録します：

  1. ビルド時刻の自動埋め込み - ソースコードに現在時刻を自動挿入
  2. Flash後のスクリーンショット自動取得 - LCD表示を自動キャプチャ
  3. DMX/Art-Netでのタイムスタンプ出力 - ネットワーク経由で自動検証
  4. AIによるArt-Net受信検証 - プログラム的に書き込み成功を確認

環境

項目 内容
ターゲット STM32F405VG
IDE Keil uVision v5
プログラマ ST-LINK V2
表示 ILI9341 LCD (320x240)
通信 DMX512 → Art-Net変換
AI GitHub Copilot (Claude Opus 4.5)
OS Windows 11

Phase 1: ビルド時刻の自動埋め込み

ユーザープロンプト

flash & キャプチャー必ずする

AIの作業

1. version_auto.h の自動生成

# build_flash_capture.ps1 より抜粋
$timestamp = Get-Date -Format "'yy MM/dd HH:mm"
$versionContent = @"
/**
 * @file    version_auto.h
 * @brief   Auto-generated version
 */
#pragma once
#define BUILD_TIMESTAMP "$timestamp"
"@
$versionContent | Out-File -FilePath "$PSScriptRoot\..\src\version_auto.h" -Encoding UTF8 -Force

2. main.c での表示

#include "version_auto.h"

/* 会場名 + ビルド時刻 */
char Ver[] = VENUE_NAME " " BUILD_TIMESTAMP;

// LCD表示
sprintf(buf, "%s", Ver);
drawString(buf, 130, 197, 1);

結果: LCDに NH-1_DEMO '25 12/13 09:20 と表示される

Phase 2: Flash後の自動スクリーンショット

ユーザープロンプト

画像をここに関連づけしてタイムスタンプ確認する方法

AIの作業

1. DPI対応スクリーンショット (take_screenshot.ps1)

Windows の DPI スケーリング (125%) に対応したスクリーンショット取得：

# DPI Awareness を有効化
Add-Type @"
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
public class DPIAware {
    [DllImport("user32.dll")]
    public static extern bool SetProcessDPIAware();
}
"@
[DPIAware]::SetProcessDPIAware()

# スケール係数を計算して正確なサイズでキャプチャ
$scale = $reportedWidth / $actualWidth  # 2048 / 2560 = 0.8 → scale = 1.25
$captureWidth = [int]($reportedWidth * $scale)
$captureHeight = [int]($reportedHeight * $scale)

2. Flash履歴のJSON記録 (flash_and_capture.ps1)

$logEntry = @{
    monitor = $MonitorNumber
    timestamp = Get-Date -Format "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"
    screenshot = $destPath
    buildTime = $buildTime
}

# flash_log.json に追記
$log = @(Get-Content $logFile | ConvertFrom-Json)
$log += $logEntry
$log | ConvertTo-Json | Out-File $logFile -Encoding UTF8

flash_log.json の例:

[
  {
    "monitor": 3,
    "timestamp": "2025-12-13 09:20:53",
    "screenshot": "...\Screenshot_Monitor3_2025-12-13_092052.png",
    "buildTime": "'25 12/13 09:20"
  }
]

Phase 3: DMX/Art-Netでのタイムスタンプ出力

ユーザープロンプト

dmx ch 115～ 最終 タイムスタンプ yy mm dd hh mm 出せば
Art-net で 確認できますね！

AIの作業

1. タイムスタンプパース (main.c)

/* DMX CH118-122 タイムスタンプ (YY MM DD HH MM) */
static uint8_t dmx_timestamp[5] = {0};

/* BUILD_TIMESTAMP "'YY MM/DD HH:MM" をパース */
static void parseBuildTimestamp(void)
{
    const char *ts = BUILD_TIMESTAMP;  /* "'25 12/13 09:09" */
    if (ts[0] == '\'') {
        dmx_timestamp[0] = (ts[1] - '0') * 10 + (ts[2] - '0');   /* YY */
        dmx_timestamp[1] = (ts[4] - '0') * 10 + (ts[5] - '0');   /* MM */
        dmx_timestamp[2] = (ts[7] - '0') * 10 + (ts[8] - '0');   /* DD */
        dmx_timestamp[3] = (ts[10] - '0') * 10 + (ts[11] - '0'); /* HH */
        dmx_timestamp[4] = (ts[13] - '0') * 10 + (ts[14] - '0'); /* MM */
    }
}

2. DMX送信関数の拡張 (main.c)

void SendDMX(int TxC){
    int maxFixtureCh = NUM_FIXTURES * KchM;
    
    if (TxC <= maxFixtureCh) {
        NH1(TxC);  // 器具データ送信
    } else {
        /* タイムスタンプ送信 */
        switch (TxC) {
            case 118: USendData(dmx_timestamp[0]); break;  /* CH118: 年 */
            case 119: USendData(dmx_timestamp[1]); break;  /* CH119: 月 */
            case 120: USendData(dmx_timestamp[2]); break;  /* CH120: 日 */
            case 121: USendData(dmx_timestamp[3]); break;  /* CH121: 時 */
            case 122: USendData(dmx_timestamp[4]); break;  /* CH122: 分 */
            default:  USendData(0); break;
        }
    }
}

3. Tmax の拡張 (main.h)

/* CH122まで送信（タイムスタンプ用） */
#define Tmax  125  /* DMX CH118-122にタイムスタンプ出力 */

結果: Art-Netモニターで CH118-122 に 25, 12, 13, 09, 20 が表示される

Phase 4: AIによるArt-Net受信検証

ユーザープロンプト

貴方が Art-net 受信して 確認できますか このパソコンです

AIの作業

artnet_receive.ps1 の作成

# Art-Net Receiver - Build Timestamp Checker
$udp = New-Object System.Net.Sockets.UdpClient
$udp.Client.SetSocketOption(
    [System.Net.Sockets.SocketOptionLevel]::Socket,
    [System.Net.Sockets.SocketOptionName]::ReuseAddress, $true)
$udp.Client.Bind((New-Object System.Net.IPEndPoint(
    [System.Net.IPAddress]::Any, 6454)))

while (-not $found) {
    $data = $udp.Receive([ref]$ep)
    $opcode = [BitConverter]::ToUInt16($data, 8)
    
    if ($opcode -eq 0x5000) {  # OpDmx
        $ch118 = $data[18 + 117]  # Year
        $ch119 = $data[18 + 118]  # Month
        $ch120 = $data[18 + 119]  # Day
        $ch121 = $data[18 + 120]  # Hour
        $ch122 = $data[18 + 121]  # Minute
        
        Write-Host "Build Time: '$ch118 $ch119/$ch120 $ch121:$ch122"
    }
}

実行結果:

=== Art-Net Timestamp Receiver ===
Waiting for ArtDmx packet on port 6454...

ArtDmx received: 530 bytes from 192.168.1.101

=== Build Timestamp (CH118-122) ===
CH118 (Year):   25
CH119 (Month):  12
CH120 (Day):    13
CH121 (Hour):   9
CH122 (Minute): 20

Build Time: '25 12/13 09:20

完成した自動化フロー

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  VS Code Task: Build+Flash (uVision)                        │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  1. version_auto.h 更新                                      │
│     BUILD_TIMESTAMP = "'25 12/13 09:20"                     │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  2. Keil uVision ビルド                                      │
│     UV4.exe -b -j0 ILI9341SW16.uvproj -t"STM32"             │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  3. ST-LINK フラッシュ                                       │
│     ST-LINK_CLI.exe -c SWD -P xxx.hex -V -Rst               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  4. 3秒待機 (LCD表示安定)                                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  5. スクリーンショット取得                                   │
│     Monitor 3 (2560x1440) → _bak/screenshots/               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  6. flash_log.json 記録                                      │
│     { timestamp, buildTime, screenshot }                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  7. VS Code でスクリーンショット表示                         │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

検証方法

方法1: スクリーンショット確認

LCD表示とビルドログの時刻を目視比較

方法2: Art-Net自動検証

# Art-Net受信でタイムスタンプ確認
.\tools\artnet_receive.ps1

方法3: ログファイル確認

# 最新のFlash情報を表示
Get-Content .\flash_log.json | ConvertFrom-Json | Select-Object -Last 1

作成されたファイル一覧

ファイル 役割
src/version_auto.h ビルド時刻定義（自動生成）
src/main.c タイムスタンプパース・DMX送信
src/main.h Tmax拡張 (CH122まで送信)
tools/build_flash_capture.ps1 Build+Flash+Screenshot統合スクリプト
tools/take_screenshot.ps1 DPI対応スクリーンショット
tools/flash_and_capture.ps1 Flash後のログ記録
tools/artnet_receive.ps1 Art-Net受信・検証
_bak/screenshots/flash_log.json Flash履歴記録

まとめ

Screenshot_Monitor3_2025-12-13_092207.png

実現できたこと

  1. Build→Flash→Screenshot が1コマンドで完了
  2. ビルド時刻がLCDとDMX両方に自動反映
  3. Art-Net経由でプログラム的に書き込み確認可能
  4. Flash履歴がJSON形式で自動記録

AIとの協働のポイント

  • 具体的な課題を伝える: 「書き込み確認を自動化したい」
  • 段階的に機能追加: スクリーンショット → ログ記録 → DMX出力 → Art-Net受信
  • フィードバックを与える: 「出てません」「見にくいのでCH118〜に変更」
  • 最終確認はAIに任せる: Art-Net受信でタイムスタンプを自動取得

今後の展望

  • Flash後にArt-Net受信を自動実行し、ビルド時刻の一致を自動判定
  • 不一致時にアラート通知
  • CI/CDパイプラインへの統合

参考

タグ: #組込み #STM32 #AI #GitHub Copilot #自動化 #DMX512 #Art-Net

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