• 07/14 Microsoft Small Basic だってさ。http://www.forest.impress.co.jp/docs/new… Turtleオブジェクト等も準備されているので、初心者にタートルグラフィックとか… #fnct
• 07/14 昨日、軽くトラブって思い出したので、管理しているサーバ群のアップデート中。 #fnct

この記事は、 の @TohruSaitohに掲載した #fnct タグ付き記事を、まとめたものです。

今日は、自分自身が高専学生の時のクラスメイトから、 とあるサイトが見えないという技術相談をうける。 でも、その質問は以前、別ネタでパソコン通信時代の知り合いから 質問された内容だった。

クラスメイトの下調べが丁寧だったので、 それなりに原因は分かった。 んで、その見えないサイトの運営は、 これまた電子情報OBの知り合いだった。

ということで、パソ通時代の知り合いと久々にFacebookで、 chatしながら説明してたんだけど、 「ミカカ怖い」とか言いながらchatしてたのが、Webベースに変わったとはいえ、 なんだかすごく懐かしい気分になった１日でした。

来年度は認証評価の中間審査(予定)と、JABEEの審査が重なる。 んで、認証評価の準備の委員なので、ちょいと準備…
色々と書類を書くためのデータや、その分析などをしなければならない。

• 高等専門学校機関別認証評価(大学評価・学位授与機構)

夏休みに工業系先生向けの制御講習会を行うけど、 例年参加している人もでてくるので、少しは違う実験とすべく、 サーボモータの制御を入れてみようと計画中。 ということで、手持ちである共立電子の通信販売のサーボモータ(プチロボ)を動かしてみた。

#include <Servo.h>
Servo motor ;    // White D9
int   d = 1 ;    // Red   5V
int   v = 0 ;    // Black GND
void setup() {
motor.attach( 9 ) ;
}
void loop() { // 0°〜180°〜0°を繰り返す。
motor.write( v ) ;
v = v + d ;
if ( v >= 180 ) {
v = 179 ;
d = -1 ;
} else if ( v < 0 ) {
v = 0 ;
d = 1 ;
}
delay( 2 ) ;
}

これで動かすと、このサーボモータでは、プログラム的には0-180で変化させているが、実際の変化幅は120°程であった。 delay(1)にすると、サーボの制御信号の変化にモータが追いつけないため、 90°ほどの変化幅となった。

ちなみに、最近購入したArduino Uno であったが、開発環境は Arduino 0022 に 更新しないと、Uno への書き込みができなかった。(0017はダメ)

加速度センサーと連動

加速度センサーで傾きを検出し、傾きに応じてサーボモータを動かしてみた。

#include <Servo.h>
Servo motor ;
int acc_x ;  // Vcc--3.3V, GS1-GND g1.5
int acc_y ;  // GND--GND , GS2-GND
int acc_z ;  // X----AN0 , SLP-3.3V
int ang ;    // Y----AN1
// Z----AN2
#define OFFSET 335
void setup() {
motor.attach( 9 ) ;
acc_x = acc_y = acc_z = 0 ;
}
void loop() {
acc_x = (3*acc_x + analogRead(0) - OFFSET )/4 ; // 加重移動平均
acc_y = (3*acc_y + analogRead(1) - OFFSET )/4 ;
acc_z = (3*acc_z + analogRead(2) - OFFSET )/4 ;
ang = (int)( atan2( acc_y , acc_x ) / 3.141592 * 180 ) ;
ang = constrain( ang , 0 , 180 ) ;
delay( 2 ) ;
}

リスト操作の演習中だけど、残り授業もあと(今日を入れて)あと２回ということで、 リスト関連のネタが未消化にならないように、スタックとキューについて説明。

スタック

配列を用いた、LIFO(Last In First Out)=スタックであれば、一般的に 以下のようなコードになる。

int stack[ 100 ] ;
int sp = 0 ;
void push( int x ) {
stack[ sp++ ] = x ;
}
int pop() {
return stack[ --sp ] ;
}

しかし、この方法では、配列サイズ以上のデータは保存できない。 これをリストを使うことでサイズを気にしないスタックを実現できる。

struct List* stack = NULL ;
void push( int x ) {
stack = cons( x , stack ) ;
}
int pop() {
int ans = stack->data ;
struct List* del = stack ;
stack = stack->next ;
free( del ) ;
return ans ;
}

キュー

待ち行列(Queue)は、FIFO(First In First Out)を配列で実装する場合、 一般的には、以下のようになる。ただしエラー対策は記載していないので、要注意。

int que[ 100 ] ;
int wp = 0 ; // 書き込み用ポインタ
int rp = 0 ; // 読み出し用ポインタ
void put( int x ) {
que[ wp ] = x ;
wp = (wp + 1) % 100 ; // 循環させる
}
int get() {
int ans = que[ rp ] ;
rp = (rp + 1) % 100 ; // 循環させる
return ans ;
}

このような配列の領域を使い切ったら、先頭から再利用するような方法は、 リングバッファなどと呼ばれる。 このような待ち行列は、キー入力バッファや、プロセス待ち行列などに よく利用される。しかし、このプログラムでも、配列サイズ以上の データは保存できないので、リストを用いる。

struct List* top = NULL ;
struct List** tail = &top ;
void put( int x ) {
*tail = cons( x , NULL ) ;
tail = &( (*tail)->next ) ;
}
int get() {
int ans = top->data ;
struct List* del = top ;
top = top->next ;
free( del ) ;
return ans ;
}

ただし、このプログラムは、常に１件以上データがリストに入っている場合は 問題がないが、get() を実行して、データ件数が０件になると、tail の指す先が おかしくなるので注意が必要。

また、待ち行列では、先頭ポインタと末尾ポインタの２つが必要であるが、 リスト構造の末尾のNULLを、先頭データを指すようにする循環リストと する場合も多い。特に、プロセス待ち行列を実装するときのラウンドロビン方式 などでは、末尾まで処理が及んだ次は先頭に戻って処理を行うため、 循環リストは都合がいい。

朝起きたら、監視システムから大量のメール。 高専のWebサーバがAM3:00頃から止まっているみたい。 後で聞いた話だと、ファイアウォールのトラブルで、それなりに復帰。

その復帰の話を聞いた後、しばらくして お守りをしている緊急連絡システムが繋がらないとの警告。 5年もののサーバなので、いつお亡くなりになってもおかしくはない。 (ホットスタンバイ機があるのでそんなに心配するほどじゃないんだけどね。) んで、実際にサーバ室に向かうと、マシンは正常に動いている。 どうも間に入れているファイアウォール的なルータが気絶していたみたい。 電源リセットで普通に復帰してくれた。

んで、下の写真がサーバ室の温度計。クーラー効いているんだけど、 何台ものマシンがあるから、29℃….普通のサーバ室の温度じゃない。 普通は24℃設定で、最近の省エネのニュースで26℃でも問題ないとか 話題があがっていたからな…

UMLの説明により、オブジェクト指向プログラミングでの設計の方法を解説し、 UML作成の課題にも取り組んでもらっているので、 残りでソフトウェア開発工程の説明を行う。

ウォーターフォールモデル

ウォーターフォールモデルは、トップダウン型の ソフトウェア開発において古くから用いられている手法で、 「要求定義」「外部設計(概要設計)」「内部設計(詳細設計)」「開発(プログラミング)」 「テスト」「運用」などの作業工程に分割する。 原則として前工程が完了しないと、次の工程に進めず、設計中にプログラミングを始めるなどの並行作業は行わない。

Think ITの記事より引用

原則として並行作業を行わないので、ガントチャートなどでプロジェクト管理などを 行うことが多い。

Wikipediaより引用

スパイラルモデル

ウォーターフォールモデルは、前工程に戻らないことから、 細かな仕様変更に対して対応が困難となる。 このため、内部の詳細設計をある程度決めて全体を開発するといった、 ボトムアップ方式もある。 しかしながら、全体像の設計の詰めの甘さから、外部設計段階で内部設計の見直しが 発生することも多く、単純なボトムアップ方式は困難である。

このトップダウンとボトムアップの両方の良さをとる方式として、 スパイラルモデル がある。この方式では、設計とプロトタイピングを繰り返し行いながら 開発をしていく反復型開発方式である。

Wikipediaより引用

スパイラルモデルは、組織の改善でのPDCAサイクルと同じものと考えられる。 この方式は、プログラム規模やスケジュール予測もある程度でき、 要求仕様の変更があっても対応がしやすいことから、 大規模プロジェクトでもよく利用されている。

アジャイルソフトウェア開発

アジャイル(agile:機敏な)とは、敏速かつ適応的にソフトウェア開発を行う、 軽量な開発手法である。スパイラルモデルのPDCAサイクルよりも小さな、 反復(イテレーション)とよばれる短い開発単位(1W〜4W)を採用し、 1反復で1機能を開発する。 この反復では、他の古くからの開発手法と同じく、 計画、要求分析、設計、実装(コーディング)、テスト、文書化を行う。

アジャイルでは、動くものがあるという点で、利用者に使ってもらって 反応・感想を踏まえて改善ができる。 この方法をさらに推し進めた物に、 エクストリーム・プログラミング(XP)がある。 XPでは、自動テストなどを取り入れ、短期のイテレーションを推し進める。 一般的には完成に近づくにつれ、仕様変更は困難となるが、 オブジェクト指向プログラミングを取り入れ、 クラスの細部を変更しても全体に影響が及ばないような設計となっていることが 重要となる。

XPでは、コミュニケーション・シンプル・フィードバック・勇気・尊重といった5つの 価値で開発をとらえる。 開発にあたり、次のようなプラクティス(習慣)を与える。

• テスト駆動開発(実装の前にテスト方式を明確化)
• ペアプログラミング(2人1組でコーディング役とチェック＆ナビゲート役を交代しながら行う)
• リファクタリング(完成済みのコードでも随時改善を行う。外部動作が変わらないように内部構造をより良いものにする)
• ソースコードの共同所有(バージョン管理システムの併用が重要:CVS,Subversion,RCS,Gitが有名)