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ユビキタスコンピューティング用
ソフトウェアプラットフォームとしての
Unix 系 OS の検討と実践
株式会社シーワーク
1 概要................................................................................................................................................ 3
2 設計目標........................................................................................................................................ 3
3 OS の選定...................................................................................................................................... 4
4 RTLinux の概要 ............................................................................................................................ 5
5 ディストリビューションの選定................................................................................................ 6
6 CFLinux の特徴 ............................................................................................................................ 7
(1) ファイルシステム.................................................................................................................... 7
(2) RAM ディスク上で動作 ......................................................................................................... 7
(3) RTLinux ..................................................................................................................................... 7
(4) ユーザプログラムへのアクセス............................................................................................ 8
(5) 基本部分と拡張部分に分離.................................................................................................... 8
7 開発環境........................................................................................................................................ 9
8 Plamo Linuxのインストール .................................................................................................... 12
9 CF への書き込み方法................................................................................................................ 12
(1) 書き込み準備作業.................................................................................................................. 12
(2) 基本的なイメージの作成方法.............................................................................................. 16
(3) プログラム作成時の注意...................................................................................................... 17
(4) RTLinux のリアルタイムタスク作成時の注意 .................................................................. 17
(5) プログラムの設置.................................................................................................................. 17
10 拡張部分の設定方法.............................................................................................................. 18
(1) sysmgr ...................................................................................................................................... 19
(2) Web カメラ ............................................................................................................................. 22
(3) usbserial ................................................................................................................................... 28
(4) 有線 LAN ................................................................................................................................ 29
(5) 無線 LAN ................................................................................................................................ 30
11 拡張・変更の手引き.............................................................................................................. 32
(1) カーネルのカスタマイズ...................................................................................................... 32
(2) 拡張部分の作成方法.............................................................................................................. 34
(3) システム起動スクリプト(rc*) .............................................................................................. 35
12 今後の課題.............................................................................................................................. 36
13 参考文献、URL...................................................................................................................... 37
1 概要
ユビキタスコンピューティングの実現プラットフォームとして、UNIX 系 OS のカーネル
（Linux）を使用した AT 互換組み込みボード用 OS・CFLinux の開発を行った。この報告書
では以下のことについて報告する。
・ 組み込み向けの UNIX 系 OS の検討
・ 組み込みプログラムの設定方法
・ コンパクトフラッシュ(以下 CF)への構築方法（添付のシェルスクリプトの使い方）
・ カスタマイズ方法
CFLinux の最大の特徴は CF での動作に特化したシステムとしたところである。CF で動
かすことを意識して開発したが、IDE 互換ドライブとして使用可能なデバイスであれば、
どのようなデバイスでも起動可能と思われる。
この報告書では、UNIX の基本的な操作と概念があることを前提とする。これらの知識の
無い読者は適当な入門書を読むことを薦める。
さらに、このシステムを改良する場合、make、shスクリプト、Linuxのカーネル構築方
法の知識を必要とする。boot について知識があると尚良い。
今回作成したスクリプト及び makefile は GPLに基づき利用・再配布可能である。
インストールのみ行いたい読者は「開発環境」、「Plamo Linuxのインストール」、「CF
への書き込み方法」を参照すること、アプリケーションの追加、デバイスの追加を行いた
い場合は「拡張部分の設定方法」、「拡張・変更の手引き」を読むこと。 2 設計目標
設計する上で以下のことを目標とした。特にリアルタイム制御を行えることに重点が置
かれている。
・ CF 上から起動すること
・ 小容量の CF でも動作可能であること（4MB あれば十分動作）
・ リアルタイム制御に対応すること
・ USBカメラ・無線 LAN などの多様な外部デバイスが使えること
・ 簡単な Web サーバとして動作すること
・ 接点入力などのハードウェアの開発が容易に行えること
・ 安価でかつ入手しやすいこと
・ x86 系のプロセッサで動作すること（他のプロセッサで動作することが望ましい）
3 OS の選定
OS を選定する上で、我々の経験や入手しやすさ（情報の入手性も含む）を考慮した上で
Linux、FreeBSD、NetBSD を候補とした。他の UNIX 系 OS（Solaris,HP-UX,UnixWare）は
経験がなかったり、情報が入手しにくいことなどもあり見送った。
これらの候補のうち、決定的な差となったのがリアルタイム制御と多様な外部デバイス
への対応である。リアルタイム制御は Linuxの場合 RTLinux があるが、FreeBSDでは存在
しなかったり、NetBSDでは存在しても有償だったりと Linux に優位性がある。
多彩なデバイスへの対応ということでは、今回 USBカメラへの対応を行ったが Linux の対
応がもっとも良いものであった。他のデバイスにおいても Linuxがもっとも対応が良い。
今回は Linuxの対応を行ったが、Linux のライセンスは GPLであるため商用利用するに
あたっては考慮しなくてはならない。自分でデバイスドライバを書けるような場合は制限
の緩い BSDライセンスが適用される FreeBSDや NetBSD を考慮するべきである。
4 RTLinuxの概要 CFLinux ではリアルタイム制御が必要な場合は RTLinux を使用することが出来る。
RTLinux は Victor Yodaikenらによって開発され、現在は FSMLab 社で開発されている商用
のソフトである。元々は Free だったので Free 版も存在し、今回はそれを適用した。
RTLinux は最新版のカーネルをサポートしていない場合があるので新しい機能を使う場合
注意が必要である。 RTLinux 以外にも幾つか Linuxでリアルタイム実現するシステムは存在するが、RTLinux
が一般的である。 RTLinux は通常の Linuxにパッチを当ててリアルタイム機能を提供する。
リアルタイムカーネル上にリアルタイムタスクと呼ばれる一種のドライバと実際の Linux
を配する。リアルタイムカーネル上ではリアルタイムタスクが最も優先順位の高いプロセ
スとして動作するので、リアルタイムタスクのみがリアルタイム制御を行うことができる。
そこで、クリティカルな部分をリアルタイムタスクとして実装し、他の部分（ネットワー
ク通信部分など）は通常の Linuxプログラムとして作成する。リアルタイムタスクと通常
の Linuxとの通信は専用の FIFO を通して行われる。
リアルタイムタスク Linuxカーネル
Linuxプロセス
図 1 RTLinuxの概要
リアルタイムカーネル
FIFO
5 ディストリビューションの選定
Linuxのディストリビューションは、現在主流である RedHat 社が開発した（RedHat を使
用した）RedHat Linux系や他に Debian系などがある。これらのディストリビューションは
PC などにインストールしてワークステーションやサーバなどに使用されることを前提とし
ており、ユビキタスコンピューティングのような組み込みを考慮した構成になっていない。
ユビキタスコンピューティング用の Linuxのシステムをスクラッチで開発することも可能
だが、既存のディストリビューションの不要な部分をカスタマイズすること事の方が早い
ので既存のディストリビューションを利用することにした。 RedHat Linuxや Debianはブートシーケンスやシステムの構成が複雑なため、カスタマイ
ズのしやすさを考慮してシンプルなディストリビューションの Slackware3.Xから派生した
PlamoLinux2.2.5(以下 PlamoLinux 参考文献・URL①)をベースにカスタマイズを行った。 PlamoLinuxは日本人が開発しているので Web や雑誌から日本語での情報を入手しやすい。
6 CFLinuxの特徴
ここでは CFLinux の特徴を紹介する。
(1) ファイルシステム
一般的なディストリビューションでは ext2 や ext3 をファイルシステムとして採用されて
いるが、CFLinux ではカーネル上のメモリ消費量の少ない minix fs を採用している。
(2) RAM ディスク上で動作
圧縮されたイメージを RAM ディスク上で展開し、それを実行する。
このような構成としておくことで小容量の CF や ROM ディスクからの起動も可能となる。 RAM ディスクで動作するために、ブートシーケンスは通常のものとは少し違う。起動は、
CF 上に設定されている lilo からカーネルイメージ bzImage を起動する。（ここまでは普通
の UNIX と同じ）
カーネルを起動した後は普通の UNIX と同じように init が動き出すが、そのファイルを読
み出す先として、圧縮された root イメージを RAM ディスクに展開して通常の/ディレクト
リとして RAM ディスクをマウントする。（図 2）
図 2 CFと RAMディスクの分担
(3) RTLinux
組み込み向けシステムではリアルタイム制御は欠かすことは出来ない。幾つか Linux で
使用可能なリアルタイムシステムは存在するが、今回は Linuxでは一般的に使われている
RTLinux(v3.1)を採用している。RTLinux の機能を使ったプログラム開発を行う場合カーネ
ルは 2.4.18 にアップグレードしなくてはならない。また、PCMCIA で CF を認識できるよ
う PCMCIA-cs をセットアップする必要がある。（pcmcia-cs-3.1.34.tar.gz を使用してい
る。）
CF 上のファイル
bzImage lilo.conf /boot /prog/UserProgram.sh /conf/…
RAM ディスク /usr /lib /var /etc… /flash
(4) ユーザプログラムへのアクセス
起動されたシステムの核の部分は RAM ディスク上にある。ユーザのプログラムの開発
のしやすさを考えると、RAM ディスク上へユーザのプログラムを置くことになると逐一イ
メージを作成しなくてはならない。CF 上からプログラムを実行することが出来ることが必
要である。特定のディレクトリにシェルスクリプトを置いておくことで起動時に自動的に
実行される。（図 2 の矢印部分）
ファイルシステムの頑丈である必要であるが CF にファイルを蓄積していくような使い方
も可能である。
(5) 基本部分と拡張部分に分離
CFLinux は、基本部分と拡張部分に分けて構築を行っている。カーネルなどの OS として
成立するのに必要なファイルの部分が基本部分で、基本部分の Add-inとして拡張機能とし
て構築を行う。
拡張機能として現在以下の機能を用意している。
① 無線 LAN によるネットワーク接続
② 有線 LAN によるネットワーク接続
③ USB カメラ（2 系統）
④ USB シリアルアダプタ
⑤ 有線 LAN、無線 LANIP アドレス変更 CGI
多くの UNIX 系 OS では EtherNet によるネットワーク接続は基本機能としているが、組
み込みをメインターゲットとしているため、あえて拡張機能としている。 …
図 3 CFLinuxの構成イメージ
基本部分
拡張
有線
LAN
拡張
カメラ
httpd
7 開発環境
組み込みプログラムを開発するうえで、表 1 の環境は必須である。拡張を行うには適宜別
途機材を用意する。（表 2）
表 1 基本開発環境
機材 備考 PlamoLinuxが動作する i80386SX 以上
の CPU を搭載する AT 互換パソコン
（以下開発機）
OS のイメージを CF に書き込むため、
CF をマウント出来る PCMCIA スロッ
トを有することが必須。一部の USB
に接続する CF スロットは SCSI 接続
の HDD として Linux は認識するよう
である。
コンパクトフラッシュ ４MB 以上のもの。ターゲットボード
で動作する OS イメージを書き込む
ターゲットボード 株式会社ピノー（参考文献・URL③）
の PNCGLE シリーズを想定してい
る。AT 互換のボード（80386SX以
上）であれば多少の変更で動作すると
思われる。
表 2 拡張開発環境
機材 備考
CREATIVE Video BLASTER USB接続の WebCam
メルコ WLI-PCM-L11G 無線 LAN PCMCIA カード
I･O データ USB-RSA2 USB接続のシリアル変換装置
図 4 に開発のイメージを示す。AT 互換のパソコンで、ターゲットボードで動作するイ
メージを作成し、それを CF へ書き込みターゲットボードブートさせ開発を進めた。 ①CF へイメージ・プログラム書き込み 開発機
③フィードバック ②ボードへ搭載・起動・テスト ターゲットボード
図 4 開発のイメージ
CF
拡張部分には以下の機材を使用した。
機材 備考 PlamoLinuxが動作する i80386SX 以上
の CPU を搭載する AT 互換パソコン
（以下開発機）
OS のイメージを CF に書き込むため、
CF をマウント出来る PCMCIA スロッ
トを有することが必須。一部の USB
に接続する CF スロットは SCSI 接続
の HDD として Linux は認識するよう
である。
コンパクトフラッシュ ４MB 以上のもの。ターゲットボード
で動作する OS イメージを書き込む
ターゲットボード 株式会社ピノー（参考文献・URL③）
の PNCGLE シリーズを想定してい
る。AT 互換のボード（80386SX以
上）であれば多少の変更で動作すると
思われる。
8 Plamo Linuxのインストール
以降の作業において開発機に PlamoLinuxがインストールされていることが前提となる。
参考文献・URL①のリンク先や Ringサーバなどから PlamoLinux をダウンロードしてき
て、PC にインストールする。
インストール方法は添付 CD の/AT/docs/euc/HTML/plamo-HOWTO.html や参考文献・URL
の④を参考のこと。
以下のプログラムは標準のインストールでは入らないが、インストールや CFLinux 起動
に必要なのでインストールしておくこと
・ gmake
・ pcmcia
・ ash
・ gcc CF に書き込むために PCMCIA（pcmcia-cs-3.1.34.tar.gz）を認識できるように環境に合わ
せ設定を行う。 PlamoLinuxには 3.1.25 が標準で添付されるが必要に応じアップデートすること。 9 CF への書き込み方法
CF 作成用の Makefile やスクリプトを使っての CF の作成方法を述べる。
既に開発機に PlamoLinuxがインストールされ PCMCIA スロットから書き込みが出来るこ
とを前提とする。作業は全て root で行うこととする。
(1) 書き込み準備作業
実際の CF の書き込みを行う前に次の作業が必要となる。
① 配布される CFLinux.tar.gzを展開 #tar xvfz CFLinux.tar.gz
展開が終わると CFLinu というディレクトリが作成される。(表 3)
このディレクトリのことをインストールディレクトリと呼ぶ。
② CFLinux生成スクリプトディレクトリファイル一覧
展開された結果として以下の表のファイルが作成される。
表 3 CFLinuのインストールディレクトリファイル一覧
ファイル名・ディレクトリ名 概要
Makefile CFLinux作成 Makefile
cleanup.sh 作業ディレクトリの Clear（Makefile の補助スクリプト）
flash.sh CF に書き込みとルートイメージの作成スクリプト
setup.sh 基本的な設定とスクリプト
net.sh ネットワークの設定スクリプト
compact.net 有線 LANの定義ファイル
fstab fstab
group group
termcap vt100 のみの設定
hosts localhostのみの hosts ファイル
bzImage カーネルイメージ
inetd.conf ftp,telnet を適用するときに inetd.conf
lilo.conf CF を書き込むときのための lilo.conf
login.defs コンソールから login するときの条件
nsswitch.conf パスワードなどを、何を使うかの設定ファイル
passwd 擬似的な passwd ファイル
pwoff 自動電源オフ
rc.6 システム起動スクリプト
rc.M システム起動スクリプト
rc.S システム起動スクリプト
rc.inet2 システム起動スクリプト（ネット用）
rc.local システム起動スクリプト
rtl.o
rtl_fifo.o
rtl_posixio.o
rtl_sched.o
rtl_time.o
RTLinuxのコアシステムのバイナリ
cu0/ USB Serialのアプリケーション
pcmcia0/ PCMCIA の設定ファイル
sysmgr0/ SYSMGR アプリケーション、Web から IP アドレスを更
新
usbserial0/ USB Serialドライバの設定
wavelan0/ 無線 LANの設定
webcam0/ USBカメラの設定
③ イメージ作成作業ディレクトリとして/mnt が使用されるので、それを作成する。また、
CF をマウントするディレクトリ/flashの作成を行う。
④ ターゲットボードで CF が IDE ディスクとして認識されるドライブ名を調べて、それ
を lilo.conf の boot 行と disk 行に設定する。ドライブ名は製品によって変わるので一概
には言えない。 # LILO configuration file # generated by 'liloconfig' # # Start LILO global section boot = /dev/hde install=/boot/boot.b map=/boot/map vga = normal # force sane state disk=/dev/hde bios=0x80 linear ramdisk=8192 append= "apm=on" # Linux bootable partition config begins image = /bzImage label = compact # root = /dev/ram1 initrd=root.img.gz read-only # Non-UMSDOS filesystems should be mounted read-only for checking
⑤ ネットワークの設定（使用する場合のみ） LAN に接続するときインストールディレクトリの compact.net ファイルにネットワークの設
定を行う必要がある。shスクリプトで解釈されるの=の前後に空白をいれないこと
以下の例では IP アドレス 192.168.0.120、NETMASK255.255.255.0、NETWORK アドレス
192.168.0.0、ブロードキャストアドレス 192.168.0.255、GATEWAY は 192.168.0.3 である。 IPADDR="192.168.0.120" NETMASK="255.255.255.0" NETWORK="192.168.0.0" BROADCAST="192.168.0.255" GATEWAY="192.168.0.3"
⑥ 作業ディレクトリや CF のマウント先を変更したい場合は Makefile の以下の部分を変
更する。
INSTD=/mnt #作業ディレクトリ FLASHD=/flash #CF のマウント先 NETFILE=compact.net #有線 LAN の設定ファイル FLASHDEV=/dev/hde #CF のデバイスファイル名
(2) 基本的なイメージの作成方法
インストールディレクトリで make コマンドを使って CFLinux の構築を行う。
以下に make のコマンドを記す。実際にはシェルスクリプトが呼び出されそれにしたがって
構築が行われる。
先にも説明した通り基本部分と拡張部分に分かれているので、それに対応した操作が必
要となる。ここでは基本部分について述べ、拡張部分については 10 拡張部分の設定方法で
述べる。
・ 基本部分
基本部分を CF に書き込むためには #make clean setup flash
と行う。これを実行した場合にはプログラムを実行する環境しかないので LAN 接続はでき
ない。拡張を設定しなければならない。
表 4 基本部分の makeコマンド
make のコマンド 動作 clean 作業ディレクトリの全消し
setup 作業ディレクトリに最小限のシステムに必要なファイ
ルをコピー
flash CF にイメージを書き込む
(3) プログラム作成時の注意
プログラムを作成する場合、PlamoLinuxの開発環境を必要に応じてインストールする。 RTLinux を使う場合、PlamoLinux から gcc2.95.3 をインストールし C コンパイラを使える状
態にしなくては成らない。 gcc3 以降については確認していない。また、C++や ObjectiveC の動作実績も無い。 RTLinux のサンプルはパッケージのサンプルを参考にするか、以下のページに簡単なサン
プルが存在する。 http://www.fsmlabs.co.jp/website/documents/example_frame1.htm
(4) RTLinux のリアルタイムタスク作成時の注意
コンパイルオプションとして以下のように指定する。CFLAGS で指定されるフラグ類を
foo_mod に与えることが重要である。
制御用の通常 Linuxプログラムは、CFLAGS で指定されるようなフラグを指定する必要は
無い。 INCLUDE= -I/foo/rtlinux /include/compat -I/foo/rtlinux/include/posix → -I/home/c-box/rtlinux/rtlinux-3.1/include/ CFLAGS = -Wall -O2 -D__RTL__ -D__KERNEL__ -DMODULE foo_mod.o: foo_mod.c gcc ${INCLUDE} ${CFLAGS} -c foo_mod.c -o foo_mod.o
→は次の行に続く
(5) プログラムの設置
/flashにイメージの書き込まれた CF が存在するとすると、開発機でこの CF を mount する
と/flash/progというディレクトリが存在するはずである。ここに開発したプログラムと、自
動起動スクリプトファイルを置く。
たとえば foo というプログラムがあった場合、自動起動スクリプト foo.shは #mount –t minix /dev/hde /flash #cd /flash/prog #cat foo.sh #!/bin/sh foo&
のように記述する。（他に foo で何か設定が必要な場合はそれも記述する。）
動的に設定が必要となる場合は/flash/conf ディレクトリに設定用のシェルスクリプトを置く。
10 拡張部分の設定方法
拡張部分を設定するには PlamoLinuxに付属していないプログラムやライブラリを必要とす
る場合がある。
別途開発機にプログラムをインストールする必要がある。拡張で有線 LAN または無線
LAN を使用する場合デフォルトでは以下のとおり、有線 LAN と無線 LAN は別ネットワー
クにつながる場合同居可能である。
有線 LAN IP アドレス 192.168.0.120
ネットマスク 255.255.255.0
ネットワークアドレス 192.168.0.0 BROADCAST 192.168.0.255 GATEWAY 192.168.0.3
無線 LAN IP アドレス 192.168.0.93
ネットマスク 255.255.255.0
ネットワークアドレス 192.168.0.0 BROADCAST 192.168.0.255 GATEWAY 192.168.0.3
(1) sysmgr
有線 LAN・無線 LAN の IP アドレス情報などの簡単な設定を Web で行える。
通常は http://192.168.0.120/でアクセス可能である。
図 5 Sysmgr ﾄｯﾌﾟ画面
図 6 認証用パスワードの設定・変更
図 7 有線 LANの設定・変更
図 8 無線 LANの IP アドレスの設定・変更
図 9 無線 LANの設定の変更
httpd は mini_httpd を採用しており、シェルスクリプト httpd.shを変更することで設定を変
更可能である。mini_httpd の詳細は、mini_httpd のドキュメントを参考にすること。 /flash/prog以下に通常配置される。ファイル一覧は表 5 sysmgr ファイル一覧 に示す。 /flash/prog/sysmgr/cgi-bin の*.cgi が CGI プログラムである。実態は shスクリプトである。
基本的にインストールディレクトリの sysmgr0/に設定ファイルは置かれる。
表 5 sysmgr ファイル一覧
ディレクトリ ファイル名 詳細
httpd.sh httpd 起動スクリプト
mini_httpd httpd プログラム
/flash/prog/
sysmgr/ ディレクトリ
index.html sysmgr の入り口となる htmlファイル
auth.html パスワード変更（初期値はパスワード無し）
ipchg.html IP アドレスの変更
/flash/prog/sysmgr
cgi-bin/ ディレクトリ
auth.cgi パスワードの変更プログラム
ipchg.cgi 有線 LAN の IP アドレス変更プログラム
wlcnf.cgi 無線 LAN の IP アドレス変更プログラム
wlnetform.cgi 無線 LAN の IP アドレス変更の Form 表示
ipchgform.cgi 有線 LAN の IP アドレス変更の Form 表示
wlchgform.cgi 無線 LAN のチャンネルと Mbps 変更 Form 表示
wlnet.cgi 無線 LAN のチャンネルと Mbps 変更
uncgi GET を解析する補助プログラム
/flash/prog/sysmgr/cgi-bin
htpasswd パスワード設定プログラム
(2) Web カメラ
Web カメラ（USB接続のカメラ）のうち、OV511 シリーズを搭載するカメラをサポートし
ている。CREATIVE Media の Video BLASTER WEBCAM PLUS のみ動作を確認している。
カーネルで
・ USBドライバ(UHCI,OHCI いずれか)
・ OV511 ドライバ
・ Video For Linux
が設定されていることを前提とする。（USB2.0 については未確認である。）
また、開発機の PlamoLinuxに libgr と freetype がインストールされている必要がある。
インストールディレクトリの webcam0/にインストールに必要なファイルは基本的に置かれ
る。
今回は 3 系当の WebCamプログラムを搭載している。 A) Web ブラウザでリアルタイム表示 B) 静止画として Web ブラウザで閲覧 C) CF に蓄積しそれを Web ブラウザで閲覧
同時に実現するのは未確認。
① Web ブラウザでリアルタイム表示 camserv(参考文献・URL⑩)を使って実現している。
たとえば、有線 LAN 上の 192.168.0.120 に CFLinux がインストールされているとすると、
ブラウザから 192.168.0.120:8080 に接続をすると、 camservie.cgi camservwave.cgi camserv.cgi camserviewave.cgi
の４つのファイルが見えるはずである。camserv.cgi(Netscape,mozilla),camservie.cgi(IE)を選
ぶと動画で被写体が見えるはずである。camservwave.cgi(Netscape,mozilla), camserviewave.cgi(IE)は無線 LAN の場合のスクリプトである。Netscape/Mozilla ではスムー
ズに表示されるが、IE は JavaScript を使ってリロードすることで実現している。 make からインストールを行う場合は #cd CFLinux #make camserver
で行う。他の無線 LAN などとあわせて使いたい場合は適宜コマンドを組み合わせてインス
トールする。表 6 は camserver 関連の make のコマンドである。表 7 はインストールされ
たファイル一覧を示す。
表 6 camserver 使用時の makeコマンド
make のコマンド 動作 camserver camserver を CF に書き込む
camserverlib Web ブラウザでリアルタイムに表示するプログラムの
ライブラリ
camserverprog プログラムの起動スクリプトをコピー
表 7 camservのファイル一覧
ディレクトリ ファイル名 詳細
camserv camserv プログラム本体
camserv.cfg Config ファイル
webcam.sh httpd の起動と camserv 起動スクリプト
/flash/prog/
userprog ディレクトリ
camserv.cgi Netscape,Mozilla で閲覧するときの CGI
camservwave.cgi Netscape,Mozilla で閲覧するときの CGI（無線
LAN）
camservie.cgi IEで閲覧するときの CGI
/flash/ prog/userprog
camserviewave.cgi IEで閲覧するときの CGI（無線 LAN）
② w3Cam w3cam(参考文献・URL⑪)は、「静止画として Web ブラウザで閲覧」(w3cam)、「CF に蓄
積しそれを Web ブラウザで閲覧」(vidcat)を提供する。 CF に構築するときには表 8 のコマンドで実現できる。基本的にライブラリは同じものを使
用する。
表 8 w3cam使用時の makeコマンド
make のコマンド 動作 webcam 静止画として Web ブラウザで閲覧するプログラムを CF
に書き込む
vidcat CF に蓄積しそれを Web ブラウザで閲覧するプログラム
を CF に書き込む
webcamlib Web カメラを動かすため tiff,JPEG,PNGを扱うライブラ
リをコピー。webcamcgi,vidcatcgi いずれを使うにしろ必
須 webcamcgi Web カメラで撮影した画像を静止画として Web ブラウ
ザに表示
vidcatcgi Web カメラで撮影した画像を CF に JPEG(Default)とし
て蓄積
・ 静止画として Web ブラウザで閲覧
静止画を閲覧する場合、有線 LAN 上の 192.168.0.120 に CFLinux がインストールされてい
るとすると、ブラウザから 192.168.0.120:8080 に接続し w3cam.html を開くと閲覧できる。
デフォルトは JPEG で出力されるが、w3cam.html でパラメータを設定することで PNG,PPM
を出力することが可能である。（詳しくは w3camのドキュメント参照） CF に書き込むときには、make で表 8 に示した webcam コマンドを指定することで CF に作
成される。具体的には #cd CFLinux #make webcam
とする。他の拡張もあわせて実現するには webcamlib と webcamcgi を適宜コマンドとして
与える。 CF 上に書き込まれるファイルの一覧は表 9 に示す。
表 9 w3camのファイル一覧
ディレクトリ ファイル名 詳細
w3cam.sh httpd の起動 /flash/prog/
userprog ディレクトリ
w3cam.html この htmlファイルを開くことで静止画を取得
できる。
/flash/ prog/userprog
cgi-bin/ webcam.cgiが存在するディレクトリ
/flash/ prog/userprog/cgi-bin w3cam.cgi w3cam.cgi プログラム、HTTP リクエスト
がある度に Web カメラで撮影した画像
を静止画としてリプライする。
・ CF に静止画を蓄積しそれを Web ブラウザで閲覧 CF に静止画を蓄積し閲覧する場合、有線 LAN 上の 192.168.0.120 に CFLinux がインストー
ルされている。ブラウザから 192.168.0.120:8080 に接続すると JPEG ファイル名の一覧が表
示されるので、それを閲覧する。ファイル名は YYYYMMDDHHSSmm.jpgとなる。
この拡張は vidcat(参考文献・URL⑪)を使って実現している。 CF に書き込むときには表 8 に示した vidcatコマンドを make に与える。 #cd CFLinux #make vidcat
他の拡張と一緒に使う場合は、make の webcamlib、vidcatcgi コマンドを適宜呼び出して CF
に書き込む。
核となるのは vidcat プログラムとそれを呼び出す prdwebcam.shである。 prdwebcam.shは、画像を取得する周期（秒）と最大記録容量（KB）を指定し、Web カメラ
が撮影した JPEG 形式の画像データを vidcatコマンドで与えられた周期で、最大記録容量ま
で保管する。最大記録容量を越えた部分は古いデータから削除される。
インストールディレクトリの webcam0/にインストールに必要なファイルは基本的に置かれ
る。
ディレクトリ ファイル名 詳細
prdrun.sh httpd の起動と vidcat 起動スクリプト(実際には
prdwebcam.shを起動)
/flash/prog/
userprog ディレクトリ
prdwebcam.sh 一定周期で vidcat を起動し JPEG 形式でデータ
を CF に蓄積するためのシェル
vidcat vidcat プログラム。指定されたファイル名で
JPEG ファイルを出力する。
date
du
sleep
prdwebcam.shを構成するためのコマンド
/flash/ prog/userprog
data/ JPEG データの蓄積ディレクトリ
(3) usbserial
USBシリアル製品を使用する拡張。現在のところ I･O データの USB-RSAQ2 のみ動作を確
認している。CF に書き込むとき make の usbserialコマンドを実行する。 #cd CFLinux #make usbserial
この拡張を使用するには、カーネルで pl2303 ドライバがモジュールとして使用できるよう
になっていることを前提とする。他の拡張とあわせて使用する場合、usbseriallib と
usbserialprogを適宜組み合わせて使用すること CF には、/flash/prog/usbseriallib.shがインストールされ insmod で pl2303.o がロードされる。
インストールディレクトリの usbserial0/にインストールに必要なファイルは基本的に置かれ
る。
表 10 USB シリアル使用時の makeコマンド
make のコマンド 動作 usbserial USBSerialのプログラムを CF に書き込む
usbseriallib USBシリアルの LIB をインストール
usbserialprog USBシリアル機能を Enable にするスクリプトをコピー
(4) 有線 LAN
有線 LAN は、単体でどうにかできるわけではないが LAN 機能が不要な場合 CF に余計な
プログラムをインストールしないためにあえて拡張という扱いにしている。
有線 LAN 拡張を使う場合には、9(1)⑤「ネットワークの設定（使用する場合のみ）」で示
した compact.net の設定を行っておく必要がある。 make でコマンドを与えて CF に書き込みを行う場合、 #cd CFLinux #make net
とやる。ただこれは有線 LAN を使えるようにするだけなので、別途アプリケーションが必
要となるので、現実的には netbase,netflashを使うことになろう。
表 11 有線 LAN 使用時の makeコマンド
make のコマンド 動作 net TCP/IP で有線 LAN の設定
netall sysmgr プログラムもインストール
netbase LAN の基本設定 netflash 有線 LAN によるネットワークを追加し CF にイメージ
を書き込む
(5) 無線 LAN
無線 LAN を使用するには WirelessTools をインストールしている必要がある。（参考文
献・URL⑫）また、PCMCIA スロットに刺せる無線 LAN カードを使えるようにするために
PCMCIA スロットを使えるようにしなくてはならない。
① PCMCIA の設定
ターゲットボードの PCMCIA コントローラの種類によって、インストール shスクリプト
pcmcia0/pcmcia.shとターゲットボードで PCMCIA カードが刺されたときに起動するスクリ
プト pcmcia を変更しなくてはならない。現在は pcmcia.shは i82365.o を指定し、pcmcia ス
クリプトの PCIC は i82365 を指定している。
もし、違う PCIC を使用することになった場合 pcmcia-cs をダウンロードしてきて開発機に
設定する必要がある。 #make config #make install pcmcia.shで指定している i82365.o を変更する。
表 12 PCMCIA 使用時の makeコマンド
make のコマンド 動作 pcmcia PCMCIA の設定（無線 LAN カードを使う場合必須）
表 13 無線 LAN 使用時の makeコマンド
make のコマンド 動作 netbase LAN の基本設定
wavelanbase 無線 LAN の LIB などをコピー
wlconf 設定ファイルを CF にコピー
② WirelessTools の設定 WirelessTools はパッケージを取得して、展開し #make install
でインストールされるはずである。
インストールディレクトリの wavelan0/にインストールの設定スクリプトが置かれる。
動的に無線 LAN の設定を変更するために、設定ファイル wlconf.shを読み込むようにカス
タマイズされた wireless.opts を、通常の無線 LAN 設定に上書きするように設定される。
今回はメルコの WLI-PCM-L11Gを使用した。このカードのドライバは orinoco ドライバで
動作する。
他の無線 LAN カードを使用する場合 wavelan.shをカスタマイズすること。wavelan.shはpcmcia0/network.opts の中で参照され無線 LAN ネットワークの設定が行われている。 #cat wavelan.sh
： libcp() { #determinate Wave lan module mkdir $INSTD/lib/modules/`uname -r`/pcmcia/ ＃ここを修正すること cp -a orinoco.o orinoco_cs.o hermes.o $INSTD/lib/modules/`uname -r`/pcmc ia/ cp -P -a /sbin/depmod $INSTD
#cat wlnet.sh IPADDR=192.168.0.93 NETMASK=255.255.255.0 BROADCAST=192.168.0.255 GATEWAY=192.168.0.254 DNS_1=210.232.185.98 DOMAIN=cwork.co.jp
インストールディレクトリの pcmcia0/にインストールに必要なファイルは基本的に置かれ
る。
11 拡張・変更の手引き
配布したカーネルやパッケージから変更を行う場合のことを述べる。
(1) カーネルのカスタマイズ
① カーネルのバージョンアップ
本来は不要であるがカーネルのバージョンアップが必要になる。カーネルのソースは
kernel.orgや Ringサーバ(参考文献、URL⑬)からダウンロードから入手する。
今回の場合、デフォルトでインストールされるカーネル(2.2.18)では USB（OHCI）のサ
ポートが十分でなかったためデフォルトのカーネルから 2.4.18 へアップグレードした。
カーネルをインストール場合、minix-fs と LOOP-BACK デバイスのサポートを有効にして
おかなければならない。minix-fs は、CF のファイルシステムであり、LOOP-BACK デバイ
スは CF 書き込み時に必要となる。
必要に応じて、PCMCIA の設定（pcmcia-cs-3.1.34.tar.gz を使用）を行う必要がある。
② RTLinuxパッチの適用 RTLinux のパッチをカーネルに適用する。FSMLab のページからダウンロードする。
(RTLinuxのディレクトリ以下) 2.4.18 に適用をする場合 rtlinux-3.1 ディレクトリと 2.4.18 カーネルソースに rt-patch-2.4.18-rtl3.1.tgz に含まれるパッチを適用する。
以下の例では、/tmp にパッチが展開されていることを前提とする。 RTLinux へパッチ $cd rtlinux-3.1 $patch –p1 < /tmp/ patch_rtlinux-3.1 2.4.18 へパッチ #cd /usr/src/linux #patch –p1 < /tmp/patch_rtl-2.4.18
③ カーネルへのドライバ追加
添付しているカーネルはメモリを消費しないように不要なデバイスは極力外している。
CFLinuxの特徴でも書いたように、特殊な構成をしているので、minix-fs(File systems)とRam Disk Support.・Initial RAM disk(initrd) Support(Block devices)を必ず指定する。デフォル
トのカーネルの設定は付属の.config を参照すること。
④ カーネルの作成
通常のカーネル作成と同じである。カーネルのインストールは行わないこと、開発機が起
動しなくなる。
#make clean;make dep;make bzImage;make modules ;make modules_install
生成された bzImage をインストールディレクトリにコピーする。
(2) 拡張部分の作成方法
最小限必要なコマンド、ライブラリしか入れていないので、拡張部分は必要に応じて追加
する必要がある。（最小限とは、起動に必要なファイルのみということ）
自動起動を行うには Flash上の/progに起動スクリプトを、設定が必要な場合は/conf ディレ
クトリに設定スクリプトを書き込む。スクリプトは ashとして起動される。拡張子は.shにする必要がある。
① lib の追加 CFLinux の概要でも書いた通り、/以下は基本的に RAMDisk にある。lib などの追加が必要
になる場合、Flash（または netflash）を行う前に作業ディレクトリにコピーを行う。
必要な lib は以下のように ldd コマンドを使うと調べられる。 $ ldd /bin/ls libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x4001a000) /lib/ld- linux.so.2 => /lib/ld- linux.so.2 (0x40000000)
② ローダブルモジュールの適用 PCMCIA や USBなどのホットプラグされることを前提としたデバイスを追加する場合、そ
れらのデバイスドライバはローダブルモジュールとして適用される。インストールスクリ
プトで CF に適当にコピーされるように設定をしておく。また、
/lib/modules/2.4.18/modules.dep を生成するため depmod を実行しておくこと
(3) システム起動スクリプト(rc*)
最低限の起動とシャットダウンを行うためには rc.S,rc.M, rc.6(rc.0 はこれのシンボリックリ
ンク)が必要となるスクリプトになる。CFLinux では単純に PlamoLinux のシステム起動スク
リプトをコピーするのではなく、以下の理由によりシステム起動スクリプトの一部を変更
している。
・ ashで動くよう変更
・ CFLinux で不要な機能の削除と追加
以下に起動スクリプトの変更概要を述べる。
① rc.S swaponを使用しない。SWAP は行わない。
② rc.M ・ コンソールの Blank 機能削除
・ crond を停止
③ rc.local ・ ユーザプログラムの自動起動
・ RTLinux の起動
ネットワーク機能の rc.inet1 は Network 機能を書き込むときに動的に生成している。
12 今後の課題
・ 新しい PlamoLinuxへの適用
現在、PlamoLinux2.2.5 は FTP サイトから入手できなくなっているので 2.2.6 への適用を検
討
・ RAM ディスク未使用版の作成
現在 Root イメージを RAM ディスク格納しているが ReadOnly のシステムなら不要なので
RAM ディスクを使用しない版の作成。
・ 組み込み用 libC への対応 GNU glibc は組み込み向けに、まったく考慮されていないため巨大であるため組み込み向け
とは言えない。組み込み向けの libC として RedHat 社の newlib や uClibc が開発されている。
これらの適用を試みたい。
・ コマンドサイズの縮小 GNU filesutils,shellutils のうち最小限のコマンドにしか対応していないが、よりファイルサ
イズの縮小を考えたときに、よく使われるコマンドを一つのバイナリにまとめた
BUSYBOX（参考文献・URL⑦）の手法は有効である。
・ 他の RealTime 制御システム採用の検討 RTLinux は当初大学の研究と行われていたため入手が容易（Free ソフト）であったが
FSMLab 社（参考文献・URL②）設立に伴い事実上商用化されてしまった。（今回は Free
版を使用）
コストなどを考えると他の RealTime 制御システムを検討する必要があるだろう。カンザス
大学で開発されている KURT（参考文献・URL⑧）などを検討したい。
・ ファイルシステムの検討
現在 CF のファイルシステムは minix fs だが、CF 上にファイル書き込みが行うアプリケー
ションが稼動中に電源断を行われるとメタファイルの一貫性が取れなくなりファイルシス
テムにダメージが与えられることが考えられる。最近 ext3 に代表されるジャーナルファイ
ルシステムを採用するシステムが増えており検討したい。
・ PlamoLinux不要のインストーラ CFLinux は強く PlamoLinux に依存している。PlamoLinux 無しでもインストールできるよう
CD-ROM ブートインストーラの開発が必要であろう。
13 参考文献、URL
① PlamoLinux http://plamo-linux.jp/
② RTLinux http://www.fsmlabs.com/ ③ 株式会社ピノー http://www.pinon-pc.co.jp/
④ Plamo Linux インストール & 種々設定あれこれ http://www2.ocn.ne.jp/~zebra/linux/plamo/index.html
⑤ The newlib HomePage http://sources.redhat.com/newlib/
⑥ uClibc -- a C library for embedded systems http://www.uclibc.org/
⑦ BUSYBOX http://busybox.net/
⑧ KURT http://www.ittc.ku.edu/kurt/
⑨ mini_httpd http://www.acme.com/software/mini_httpd/
⑩ camserv http://cserv.sourceforge.net/
⑪ w3cam http://mpx.freeshell.org/
⑫ Wireless Tools http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Tools.html
⑬ ring サーバ http://www.ring.gr.jp/
⑭ PCMCIA-HOWTO http://www.linux.or.jp/JF/JFdocs/PCMCIA-HOWTO.html
⑮ リアルタイム OS としての Linux活用法 CQ 出版社 インターフェイス 1999 年 11 月号
