Amazon FreeRTOS

マイクロコントローラー向け IoT オペレーティングシステム

Amazon FreeRTOS (a:FreeRTOS) は、電力消費の少ない小型エッジデバイスのプログラミング、デプロイ、保護、接続、管理を簡単にするマイクロコントローラー向けオペレーティングシステムです。Amazon FreeRTOS は、マイクロコントローラー向けとして人気の高いオープンソースオペレーティングシステムである FreeRTOS カーネルをベースに設計されています。また、電力消費量の少ない小型デバイスを AWS IoT Core などの AWS クラウドサービスや、AWS Greengrass を実行している高性能なエッジデバイスにセキュアで簡単に接続できるソフトウェアライブラリを取り入れて拡張しています。

マイクロコントローラー (MCU) は、アプライアンス、センサー、フィットネストラッカー、産業オートメーション、自動車など、多くのデバイスで使われているシンプルなプロセッサを搭載したシングルチップです。こうした小型デバイスの多くでは、クラウド接続や他のデバイスへのローカル接続の利点を活用するようになっています。例えば、スマート電力量計で電力消費量のレポートを作成するにはクラウドに接続する必要があります。また、ビルのセキュリティシステムでは ID カードをかざしたときにドアのロックを解除するためにローカルでの通信が必要になります。マイクロコントローラーの処理能力やメモリ容量には限界があり、通常は単純で機能的なタスクが実行されます。一般にマイクロコントローラーのオペレーティングシステムにはローカルネットワークやクラウドに接続する機能が組み込まれていないため、IoT アプリケーションにとっては問題がありました。Amazon FreeRTOS ではこの問題が解決します。エッジデバイスを実行するためのコアオペレーティングシステムと、クラウド (またはその他のエッジデバイス) へのセキュアな接続を簡単に実現するソフトウェアライブラリの両方を兼ね備えているため、IoT アプリケーション用にエッジデバイスからデータを収集し、操作を実行できます。

まず、Amazon FreeRTOS コンソールを使用して、デバイスに合わせて Amazon FreeRTOS を設定し、ダウンロードします。Amazon FreeRTOS 認定プログラムによって、デバイスで使用しているマイクロコントローラーが Amazon FreeRTOS の機能に完全に対応しているかどうかを確認できます。Amazon FreeRTOS はオープンソースで無償で使用できます。開始方法の詳細については、こちらをクリックしてください。

Amazon FreeRTOS とは何ですか?

メリット

FreeRTOS カーネルベース

Amazon FreeRTOS はオープンソースであり、マイクロコントローラー向けとして非常に人気の高いリアルタイムオペレーティングシステムである FreeRTOS カーネルをベースに設計されています。Amazon FreeRTOS を使用すると、FreeRTOS カーネル向けに開発された既存ツールの大規模なエコシステムを活用できます。既存のデバイスで既に FreeRTOS カーネルを使用している場合は、Amazon FreeRTOS を使用して追加ライブラリで提供される機能を活用することも、カーネルオペレーティングシステムのみを使い続けることもできます。

電力消費量の少ない接続デバイスのプログラミング、デプロイ、管理が簡単

Amazon FreeRTOS に組み込まれたソフトウェアライブラリで、一般的に必要な IoT 機能をデバイスに簡単にプログラミングできます。Wi-Fi やイーサネットなどの一般的な接続方法を使ったローカルネットワーク接続をデバイスに設定するライブラリもあります。Amazon FreeRTOS は、無線 (OTA) による更新機能も備えており、機能強化やセキュリティパッチの更新をリモートでデバイスに適用できます。

データやデバイス接続の保護

Amazon FreeRTOS には、データ暗号化やキー管理の対応など、デバイスのデータや接続を保護するライブラリも組み込まれています。Amazon FreeRTOS は Transport Layer Security (TLS v1.2) に対応しているため、デバイスをセキュアにクラウドに接続できます。Amazon FreeRTOS は、デプロイ時や OTA 更新時のデバイスコード漏洩を防ぐ、コード署名機能も備えています。

クラウドやローカルエッジデバイスに接続

Amazon FreeRTOS デバイスでは、AWS IoT Core などのクラウドサービスや、AWS Greengrass デバイスなどのローカルエッジデバイスに直接接続できます。Amazon FreeRTOS デバイスを Greengrass Core デバイスに接続すると、クラウドとの接続が切断された場合でもデバイスとの通信を継続できます。

幅広いハードウェアとテクノロジーエコシステム

Amazon FreeRTOS は柔軟性に優れているため、各種のチップセットをベースとする IoT ソリューションを簡単に構築でき、ARM、MIPS などの各種アーキテクチャにも対応しています。新しいデバイスの場合は、Amazon FreeRTOS 認定プログラムを利用して、Espressif、Microchip、NXP Semiconductors、STMicroelectronics、Texas Instruments など、信頼できるプロバイダーが提供する、さまざまな対応済みチップセットの中から選択できます。

仕組み

Amazon FreeRTOS は、マイクロコントローラーベースの接続デバイスを簡単にプログラミングし、IoT アプリケーション用にそのデバイスからデータを収集するために必要な機能をすべて備えています。まず、Amazon FreeRTOS 認定プログラムを利用して、Espressif、Microchip、NXP Semiconductors、STMicroelectronics、Texas Instruments などの信頼できるプロバイダーから、Amazon FreeRTOS の機能に完全に対応しているマイクロコントローラーを選択します。次に、Amazon FreeRTOS コンソールを使ってデバイスに合った関連するソフトウェアライブラリを選択し、デバイスやアプリケーションに固有のライブラリを含む、完全な Amazon FreeRTOS オペレーティングシステムをダウンロードします。開始方法のオプションすべての詳細については、こちらをクリックしてください。

Amazon FreeRTOS をデバイスにデプロイすると、そのデバイスを AWS IoT Core などのクラウドサービスや、ローカルエッジデバイスにセキュアに接続できるようになります。また、OTA 更新機能を使用してリモートでデバイスを更新することもできます。

ユースケース

産業用アプリケーション

産業界では、マイクロコントローラーベースのデバイスを利用して業務上不可欠なワークロードに関するデータを生成しています。産業用センサー、アクチュエーター、ポンプ、オートメーションのコンポーネントでは、低コストで、電力消費量が少なく、リアルタイムな操作が可能であることからマイクロコントローラーを利用しています。例えば、石油掘削装置の単一のポンプをマイクロコントローラーで制御していると、障害が発生した場合は生産が完全に停止する可能性があります。Amazon FreeRTOS を使用すると、クラウドに直接接続することでシステムのパフォーマンスやストレスに関するデータを収集でき、AWS Greengrass を組み込めば重要なローカルでの操作をリアルタイムで実行して、そのような混乱の原因となる停止を防ぐことができます。

B2B ソリューション

B2B の商用デバイスでは通常、低電力の必要性と低コストのためにマイクロコントローラーが使われています。例えば、セキュリティ機器メーカーでは、業務用のドアロックやセンサーシステムといったマイクロコントローラーベースのデバイスに接続機能を追加する傾向が強まっています。Amazon FreeRTOS を使用することで、こうした企業は設計や開発工程を簡素化し、新しいコネクテッド製品をより速くリリースできるようになります。Amazon FreeRTOS 認定プログラムで対応済みマイクロコントローラーのリストが提供され、Amazon FreeRTOS コンソールでそのマイクロコントローラーやユースケースに固有のソースコードをダウンロードできるため、開発は簡素化されます。また、これらのメーカーは、OTA 更新機能でパッチを業務用ドアロックにセキュアに適用することもできます。

消費者向け製品

アプライアンス、ウェアラブルテクノロジー、スマートライトのメーカーなど、消費者向け製品の企業では、幅広い製品やモデルにわたるマイクロコントローラーベースのデバイスの開発、提供、保守の標準化に Amazon FreeRTOS が役立ちます。Amazon FreeRTOS によって、性能やキャパシティーが異なる幅広い範囲のマイクロコントローラーハードウェアをサポートする単一のマイクロコントローラーオペレーティングシステムを実現できます。企業は複数の製品ラインに関係する複雑なソフトウェア開発を管理する必要がなくなり、製品のイノベーションに重点を置くことができます。また、OTA 更新機能を使用して、既に実際に使われている消費者向け製品の機能をセキュアに更新することも可能になります。

お客様事例

「Amazon FreeRTOS により、Allegion では、Schlage 電子ロックなどのコネクテッド製品向けの新しい機能に対してイノベーションを推進しやすくなり、また、ハードウェアプラットフォーム間で簡単に移行できるようになりました。当社の主な強みに焦点を合わせて、革新的なセイフティ製品やセキュリティ製品を開発できます。Amazon FreeRTOS で信頼性が高く予測可能な統合を実現できることがわかりました」

- Allegion エンジニアリングおよびテクノロジー担当シニアバイスプレジデント、Todd Graves 氏

Amazon FreeRTOS では、内蔵ハードウェアと IoT クラウドを迅速に統合できます。コード署名付きのセキュアな OTA ファームウェア更新機能を含め、FreeRTOS カーネルに追加された新しい機能によって、複数のポート、ソケット、プロトコルを管理する必要がなくなり、MQTT プロトコルに完全に対応したパフォーマンスを実現できます。Amazon FreeRTOS ライブラリは初期の開発時間の削減に役立ち、Allegion (Schlage) ではセキュリティソリューションの顧客価値を高める製品機能に重点的に取り組むことができています。

「Amazon FreeRTOS の使用は当社のビジネスやお客様にとってすばらしい前進になっています。開発チームは環境整備、メッセージング、セキュリティではなく、アプリケーションに注力できるようになりました。基板やチップを選ぶだけで、AWS IoT にシームレスに接続しています」

- CTO、Seb Chakraborty 氏

Centrica Connected Home (Hive) では、Amazon FreeRTOS が、Hive Leak Sensor などのマイクロコントローラーベースの新しい接続デバイスにおける製品開発サイクルを加速させる鍵になると考えています。Centrica Connected Home が従来のセンサーで使用していたカスタムメイドのファームウェアテクノロジーと比べて、Amazon FreeRTOS を使用すれば、AWS IoT にセキュアに接続するために必要な開発工程が大幅に減るため市場投入時間を短縮できます。また、同じコードを多くのチップセットで実行できるようになったため、複数のチップセットの評価にかかる時間も短縮されます。また、Centrica Connected Home では、コード署名付きの OTA 更新機能といった AWS のマネージドサービスを利用することで運用コストの削減も期待しています。

「当社では、AWS Greengrass と Amazon FreeRTOS のテクノロジーを概念実証プロジェクトの一環と評価しており、短期間でこれらのテクノロジーを利用して近接ネットワークで Honeywell システムをセキュアに接続し、インターネットに接続できない状況でも非常に低レイテンシーでの通信を実現することができました。このテクノロジーのおかげで、サードパーティ製品を当社のエコシステムに取り入れることができるようになりました。複数のユースケースで特に注目しているものは、エッジで分析を実行する AWS Greengrass の機能です」

- IoT プラットフォームおよびイノベーション担当バイスプレジデント、Aravind Padmanabhan 氏

Honeywell では、イノベーションチームが AWS Greengrass と Amazon FreeRTOS のテクノロジーを使って開発した概念実証 (POC) のデモンストレーションを行っています。この POC により、Honeywell では、Lyric T5 Wi-Fi サーモスタット、Honeywell の住居向けセキュリティシステム、各種外部センサーを使用したシステムデモンストレーションのプロトタイプを短期間で作成することに成功しました。主な顧客メリットとしては、近接ネットワークを迅速に確立できることやエッジ分析を実施できることなどが挙げられます。これは市販の製品ではありませんが、このソリューションにおいて AWS の新しい IoT サービスを使用する実現可能性が実証されています。

NASA Jet Propulsion Laboratory ロボットは、過酷な環境で、多くの場合は既知の宇宙の端で作業を行う必要があります。JPL では、AWS のエッジコンピューティングと Amazon FreeRTOS を使用して、さまざまな種類のロボットを使った多様なロボット群プロトタイプを構築し、難しい作業を行っています。Amazon Free RTOS によって、新しくて異なっている強力なミニチュアロボットすべてを、極度に制約の厳しいコンピューティングハードウェアを使って、従来より非常に迅速に構築して取り入れることができました。