システム全体の一部としてFWを考える

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   システム全体の一部としてFWを考える
   株式会社ビットキー　佐藤祥来　2022/11/30
   

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   自己紹介
   佐藤 祥来
   Sato Yoshiki
   2014.04
   2021.10
   ネットワーク製品のFW開発に従事。特にWi-Fiアクセ
   スポイントについてはリリース後の保守や、IEEE規格
   レベルでの技術サポートまで長期的に関わる。
   また、製品に使用している独自OSの保守・機能追加も
   担当。
   ビットキーへ入社
   FWエンジニアとしてリリース済みデバイスの機能追加
   や修正、問い合わせ対応などを主に担当。
   2022.11 上記に加え、デバイスFW リリースやQA スケジュール管
   理を行うほか、新規
   デバイス FW実装も担当。
   Rust関連 Qiita記事書いたりもしてました。
   https://qiita.com/0yoyoyo
   

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   Outline
   1. デバイス（FW）の立ち位置
   2. 電池残量通知の例
   3. オートロック制御の例
   4. まとめ
   

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   1. デバイス（FW）の立ち位置
   

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   1. デバイス（FW）の立ち位置
   はじめに
   - IoTサービスはデバイスがないと始まらない
   - かといって、デバイスだけではサービスを作れない
   - FWエンジニアとしてデバイス（FW）の位置付けを考え、どう設計すべきか考察してみる
   

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   1. デバイス（FW）の立ち位置
   デバイスが設置される環境
   bitlock PRO

   ドア

   サムターン

   後付け
   - サムターンの形状は？
   - サムターンの固さは？
   - サムターンの回転角度は？
   - ドアは開き戸？引き戸？
   - ドアはどれくらい開く？
   

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   1. デバイス（FW）の立ち位置
   連携するデバイス・サービス（workhubの例）
   bitlock PRO

   bitlink

   bitreader+

   ログ 吸い出し・
   遠隔解錠
   テンキー解錠・カード
   解錠
   

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   1. デバイス（FW）の立ち位置
   連携するデバイス・サービス（workhubの例）
   bitlock PRO

   bitlink

   bitreader+

   ログ 吸い出し・
   遠隔解錠
   設定・
   FWアップデート
   workhubアプリ

   テンキー解錠・カード
   解錠
   

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   1. デバイス（FW）の立ち位置
   連携するデバイス・サービス（workhubの例）
   bitlock PRO

   bitlink

   bitreader+

   ログ 吸い出し・
   遠隔解錠
   設定・
   FWアップデート
   ログ アップロード
   状態確認
   workhubアプリ

   workhub管理画面

   テンキー解錠・カード
   解錠
   

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    1. デバイス（FW）の立ち位置
    変更しやすさの比較
    - 機構設計、電気設計とも
    に後からの変更は前提と
    しない
    - もし変更する場合は数ヶ
    月以上の期間が必要、か
    つ、設置済みのデバイス
    には適用できない
    HW FW SW
    - 例えばスマホアプリであ
    れば、どこでもユーザ操
    作でアップデート可能
    - アップデートを促すメッ
    セージなども表示できる
    - スマホからBLE経由での
    アップデートや設定変更
    が可能
    - デバイスがある現地に行
    かないとアップデートで
    きないという制約
    

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    1. デバイス（FW）の立ち位置
    変更しやすさの比較
    - 機構設計、電気設計とも
    に後からの変更は前提と
    しない
    - もし変更する場合は数ヶ
    月以上の期間が必要、か
    つ、設置済みのデバイス
    には適用できない
    HW FW SW
    ＜ ＜
    変更できるけど頻繁なアップデート 避けたい
    微妙な位置付け
    - 例えばスマホアプリであ
    れば、どこでもユーザ操
    作でアップデート可能
    - アップデートを促すメッ
    セージなども表示できる
    - スマホからBLE経由での
    アップデートや設定変更
    が可能
    - デバイスがある現地に行
    かないとアップデートで
    きないという制約
    

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    1. デバイス（FW）の立ち位置
    FWの位置付けを考える
    - HWと協調し、物理的な環境とのインターフェースを担う
    - デバイス同士はもちろん、スマホアプリとも連携する
    - FWで取得した情報は、上位で提供するサービスにも使われる
    

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    1. デバイス（FW）の立ち位置
    FWの位置付けを考える
    - HWと協調し、物理的な環境とのインターフェースを担う
    - デバイス同士はもちろん、スマホアプリとも連携する
    - FWで取得した情報は、上位で提供するサービスにも使われる
    なので、
    連携部分が多くて悩みが増えがち
    

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    1. デバイス（FW）の立ち位置
    FWの位置付けを考える
    - HWと協調し、物理的な環境とのインターフェースを担う
    - デバイス同士はもちろん、スマホアプリとも連携する
    - FWで取得した情報は、上位で提供するサービスにも使われる
    なので、
    しかし逆に言えば、
    連携部分が多くて悩みが増えがち
    システム全体としてうまく設計できれ
    サービス 質や改善速度 向上に大きく寄与できる
    

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    2. 電池残量通知の例
    

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    2. 電池残量通知の例
    デバイスの電池残量を通知する
    - ビットキーの多くのデバイスは電池で駆動している
    - 電池交換を促すため、残量が残り少なくなったらユーザに警告を行いたい
    しかし、電池残量を測定する 単純で ない
    

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    2. 電池残量通知の例
    使用している電池（CR123A）の放電特性
    - 「電池の残量」という明確な数値はない
    - 電圧から判断する
    - 電圧も100%から0%に直線的に落ちていく
    わけではない
    - モーターなどの強い負荷がかかると一時的に
    電圧が低下する（電圧降下）
    標準放電特性 一例
    （https://industrial.panasonic.com/cdbs/www-data/pdf2/AAA4000/AAA4000C288.pdf）
    ユーザに伝えるために 加工が必要
    

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    2. 電池残量通知の例
    デバイスから直接ユーザに通知する場合
    ユーザに見せるための加工をデバイス内部で実施する必要がある
    - 加工処理のためのリソースが必要
    - 将来、処理が改善された場合にFWのアップデートが必要
    - 改善前と改善後が混在するのもサポート上マイナス
    無理で ないが、拡張しにくい
    

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    2. 電池残量通知の例
    クラウドを経由させる場合
    ユーザへの見せ方はSWの領域で制御できる
    - デバイスとしてはシンプルに生データを記録すればよい
    - もし将来的に変更する場合は、SWレイヤで一括して変更できる
    加工して通知
    電圧値を渡す
    システム全体として設計することで、拡張性を保てる
    

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    3. オートロック制御の例
    

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    3. オートロック制御の例
    内部的な仕組み
    - オートロックを行うには
    a. カギを解錠されたことを検知し、
    b. ドアが開けられたことを検知し、
    c. ドアが再び閉められたことを検知し、
    d. その状態が継続してそうか判断し、
    e. カギを施錠する
    

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    3. オートロック制御の例
    内部的な仕組み
    - オートロックを行うには
    a. カギを解錠されたことを検知し、
    b. ドアが開けられたことを検知し、
    c. ドアが再び閉められたことを検知し、
    d. その状態が継続してそうか判断し、
    e. カギを施錠する
    どれくらい開けられたら？
    どれくらい回す？
    どうやって検知する？
    これら 設置時に自動で計測を行い設定
    →ユーザが細かい仕様を理解せずとも最適な状態にできる
    （ど センサによって）
    

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    3. オートロック制御の例
    内部的な仕組み
    - オートロックを行うには
    a. カギを解錠されたことを検知し、
    b. ドアが開けられたことを検知し、
    c. ドアが再び閉められたことを検知し、
    d. その状態が継続してそうか判断し、
    e. カギを施錠する
    解錠したけどドアを
    開けなかったら？
    ドアを開けたまま放置したら？
    これら 変更可能だが現状 固定で設定
    →アプリ 機能追加 みで素早く対応可能
    回す時 細かいパラメータとか
    

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    4. まとめ
    

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    4. まとめ
    - FWはHWともSWとも連携する、中間にある存在
    - 間に挟まっているからこその悩みも多い
    - だからこそ、うまく設計できると気持ちいい
    

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