2020 Fiscal Year Research-status Report
回路分野の学生実験における検証・デバッグ技術の活用による高度化・効率化
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20K03114
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| Research Institution | Ishikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
松本 剛史 石川工業高等専門学校, 電子情報工学科, 准教授 (40536140)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 回路デバッグ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高専で実施されている論理回路（ディジタル回路）実験の多くは、ブレッドボード上で回路を組み、それを測定することによって進められる。ディジタル回路の実験は、コンピュータアーキテクチャや組込みシステムといった計算機科学の基礎を理解するために重要なものであるが、アナログ回路等の他の回路実験に比べて、使用するIC数も多く配線が複雑になるために回路デバッグが難しく、学生自身で進めることが困難な場合がある。本研究では、このような状況を改善して自主的・効率的に実験を進めることができるようにするため、また、その結果としてより高度な回路の実験を行うため、学生実験において回路デバッグを支援する環境の開発を行う。
研究期間初年度である今年度は、(1)ブレッドボード上に実際にICを配置して配線する前に計算機上で配置配線を行って正しさを確認する機能、および、(2)ブレッドボード上に実装された回路中のフリップフロップ値を確認する追加回路の開発を完了した。(1)については、パブリックドメインの回路図エディタに実験で使用する論理ICなどを追加し、学生がソフトウェア上で配置配線が行える環境を整えた。また、学生の作成した配線結果を出力する機能を用いて、正しいネットリストと照合することにより、学生の配線の正しさを検証する機能を実装した。(2)については、実験で必要となる回路中のフリップフロップをシフトレジスタICを用いてブレッドボード上に作成し、シフトレジスタ間を配線することにより、部ブレッドボード外部からの制御(例えば、Arduino等のマイコンを用いた制御)により、ある時点での回路中のフリップフロップ値を外部出力できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
回路図エディタをベースとして、実験で作る回路の配線支援環境を構築すること、ならびに、配線結果の正しさを検証できることについて、今年度の研究で研究計画通りに完成させることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画では、次年度は、オンボードの(ブレッドボード上での)デバッグ支援環境の開発を行うことになっている。現在、ブレッドボード上のフリップフロップ値を出力することによって回路の状態を把握する方法には目途が立っている。次年度は、出力されたフリップフロップ値から、回路のどの部分が正しくない動作をしているかを特定する機能をソフトウェアとして開発し、この機能を学生がWebブラウザから使うことができるように実装することを予定している。次年度までに基本的な実装は完了し、次々年度から、実際の回路実験へ導入し、評価・改善を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の感染状況のため、旅費使用額が予定を下回ったため。本研究で開発する回路デバッグ環境のいくつかは、学生がWebブラウザ経由で使用できるようにする予定のため、Webサーバが必要となっており、次年度の研究費使用で予定にはなかったWebサーバの購入を検討している。それ以外については、予定通りに研究費を使用していく。
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