組込みシステム製品における入出力インタフェースの開発について

組込みシステム製品は，外部からの操作・情報を基に処理を行いその結果を出力するために，デジタルやアナログの入出力インタフェースを使用している。例えば，気温を測定して設定された温度を超えたらモーターの駆動を開始する製品，音声を入出力して通話する製品，楽器演奏のエフェクトなどを実現する製品がある。

入出力インタフェースに必要な精度・応答速度などは，要求仕様によって示され，必要な精度のセンサーを選定したり，必要な応答速度に応じてポーリング方式／割込み方式を選択したりするなど，対象製品に応じた工夫が必要となる。

入出力インタフェースの開発における工夫の例を次に示す。

• 入力処理：温度センサーの入力では，センサー周囲の環境によって，過渡的に入力値が不安定になり，設定温度に達してすぐに制御出力を行うと十分に温度が上がる前に処理を始めてしまうことがある。このため，設定温度を超えた状態が一定時間続いていることを確認する工夫が必要。
• 出力処理：モーターで物を移動する製品では，実際に物が動いた位置を計測しながらフィードバックしたり，物の移動位置をあらかじめ指示できる仕組みを適用したりする工夫が必要。
• 入出力処理：音声を入出力して通話する製品，楽器演奏のエフェクトなどを実現する製品では，利用者が違和感を覚えることのない応答速度が求められ，限られた処理能力で時間内に完了する工夫が必要。

さらに，入出力インタフェースにノイズなどの外乱が混入する場合もあるので，外乱を適切に除去する仕組みの工夫が必要となる製品もある。

入出力インタフェースにおいては，前述のように，物理的・電気的特性を把握した上で開発が必要となる。開発では，開発効率，部品コストなどの目標を定め，ハードウェア・ソフトウェアにそれぞれどのような仕組みで機能を分担させるのか，双方の開発技術者が協力して検討し，検討結果を仕様書化する必要がある。

入出力インタフェースの仕様書化においては，タイミングチャートや信号割付表，真理値表など，図・表を用いて相互に理解できるようにする必要がある。

製品開発後には，入出力インタフェースの開発で目標は達成できたかを評価するとともに，今後の製品に生かす課題やノウハウを抽出しておくことが重要である。

あなたの経験と考えに基づいて，設問ア～ウに従って解答せよ。なお，解答欄には，文章に加えて，図・表を記載してもよい。