APB-ES

令和2年秋期問7（組込みシステム開発）

設問2

シリアルバスの最適な通信速度を検討するために，通信データ量が最も多く，処理時間が最も長くなるケースを調査した結果，当該ケースは次のとおりであった。
1.制御部は，894バイトのデータを印刷部に送信する。
2.印刷部はデータを受信し終えたら，750マイクロ秒の処理を行った後に，6バイトのデータを制御部に送信する。
3.制御部はデータを受信し終えたら，250マイクロ秒の処理を行った後に，入金部へのデータ送信を開始する。
当該ケースにおいて，シリアルバスの通信速度は最低何ビット／秒必要か。答えは小数第1位を切り上げて，整数で求めよ。
ここで，1バイトはスタートビット，ストップビットを含めて10ビットで送信されるものとする。

〔データ送信量〕
ⅰとⅱの合計で、

　894バイト＋6バイト＝900バイト

1バイトは10ビットで送信されるものとするという条件があるので、

　900×10＝9,000ビット

〔データ処理時間〕
ⅱとⅲの合計で、

　750マイクロ秒＋250マイクロ秒＝1,000マイクロ秒＝1ミリ秒

つまり、処理全体を10ミリ秒以下に収めるためには9,000ビットを9ミリ秒で伝送しなければなりません。よって、シリアルバスに求められる通信速度は、

　9,000ビット÷9ミリ秒

＝1,000ビット／ミリ秒
＝1,000,000ビット／秒
∴1000000（ビット／秒

〔メインタスクのタイマ利用処理〕

メインタスクは両替状態となった時，a後にイベントを受信するように，リアルタイムOSのタイマを設定する。このイベントの受信時，両替状態となってから，①ある条件を満たしたら，bして，cを行う。
メインタスクが両替状態となった時、何の後にイベントを受信するように、リアルタイムOSのタイマを設定するかを考えます。

〔両替機の仕様〕
両替機の仕様は，次のとおりである。
1回の両替の動作で出金できる日本円額の合計は，1円以上10万円以下である。
次のいずれかの場合は，挿入された外貨紙幣を入金部の内部に格納せずに，入金口に戻してエラーメッセージを表示する。
挿入された外貨紙幣を，両替可能な通貨・金種として識別できなかった。
挿入された外貨紙幣を，入金部の内部に格納できない状態になっていた。
挿入された外貨紙幣を格納しても，日本円額の合計が1円に満たない。
挿入された外貨紙幣を格納すると，日本円額の合計が10万円を超えてしまう。
挿入された外貨紙幣を格納すると，出金部がもっている日本円紙幣・硬貨の組合せでは出金できない日本円額となってしまう。
入金部の内部に一度格納した外貨紙幣は，入金口に戻さない。
両替ボタンは，両替状態で，日本円額の合計が1円以上の場合に反応する。
両替状態でないとき，定期的に管理サーバに問い合わせて両替レートを更新する。両替レートを更新したら，タッチパネルの画面の一覧表も更新する。
両替状態では両替レートの更新を行わず，両替状態を解除した時に両替レートの更新を行う。なお，両替状態となってから，
入金部の内部に外貨紙幣を1枚も格納しないまま3分経過した場合も，両替状態を解除する。
印刷・排出と出金が全て完了した時，次の事象が一つ以上発生していたら利用不可とする。保守作業によって事象が全て解決されると，利用可にする。
外貨紙幣を入金部の内部に格納できない状態である。
出金部がもっている日本円の合計金額が10万円未満である。
印刷部に格納されている明細書の用紙が不足している。
印刷・排出と出金が全て完了した時，管理サーバに利用可・利用不可のいずれかを報告する。

∴a＝3分
b＝両替状態の解除
c＝両替レートの更新

自分の気づき、aが時間の事と早く気付くこと。直前の表３は罠でここには手がかりない！リアルタイムOSのタイマを設定するとあり、aは時間の事と気づく事。〔両替機の仕様〕にある〇分の記載に気づくこと

<補足>
空欄部分が多く文脈より推定しづらいのですが、特別にタイマを設定しなければならない処理として、〔両替機の仕様〕には次の仕様があります。
なお、両替状態となってから、入金部の内部に外貨紙幣を1枚も格納しないまま3分経過した場合も、両替状態を解除する。
この記述を実現するため、メインタスクは両替状態となったとき3分後にイベントを通知するようにタイマを設定しなければなりません。よって、[a]には「3分」が当てはまります。

[a]がわかれば、[b]と[c]は本文より3分後に行うべき処理を読み取るだけです。
〔両替機の仕様〕には、次の記述があります。
なお、両替状態となってから、入金部の内部に外貨紙幣を1枚も格納しないまま3分経過した場合も、両替状態を解除する。
両替状態でないとき、定期的に管理サーバに問い合わせて両替レートを更新する。
この記述から、3分経過後には「両替状態の解除」を行うこと、解除後に管理サーバに問い合わせて「両替レートの更新」を行うことがわかります。

①の条件とは？

入金部の内部に外貨紙幣を1枚も格納していないこと

補足 なお、両替状態となってから、入金部の内部に外貨紙幣を1枚も格納しないまま3分経過した場合も、両替状態を解除する。
「両替状態の解除」および「両替レートの更新」は、入金部の内部に外貨紙幣を1枚も格納しないまま3分を経過した時に限り行うべき処理であるため、
タイマイベント通知時にこの条件（入金部の内部に外貨指定を1枚も格納していないこと）を満たしていることを確認しなければなりません。

令和3年春期問7（組込みシステム開発）

設問1 入力バッファ及び出力バッファについて，(1)本文中のaに入れる適切な数値を答えよ。

a＝384

補足：計算の根拠が１段落からしか見てないと計算を間違う
〔入力バッファ及び出力バッファ〕には、「入力バッファ及び出力バッファは、それぞれ三つのブロックで構成されている。一つのブロックには1フレーム分のデータを格納できる」と説明されています。
この記述から、入力バッファ及び出力バッファのサイズは、「1フレームのデータサイズ×3ブロック」で求められることがわかります。
次に、1フレーム分のデータサイズを考えます。
〔ハードウェア構成〕の2つ目の箇条書きに、「…1秒間に24,000回サンプリングし、16ビットの符号付き整数のデータに変換して入力バッファに書き込む。
64サンプルのデータを1フレームとして書き込み、…」と説明されています。
この記述から、1フレームのデータサイズは、「16ビット×64サンプル」で求められることがわかります。

16ビット＝2バイトであるため、1フレーム（＝1ブロック）のデータサイズは「2バイト×64サンプル＝128バイト」、
これにブロック数の3を乗じた「128バイト×3ブロック＝384バイト」が入力バッファ及び出力バッファのサイズです。

(2)本文中のbに入れる適切な数値を答えよ。答えは小数第2位を四捨五入して，小数第1位まで求めよ。ここで，ADCの変換時間及びDACの変換時間は無視できるものとする。

b＝8.0

決定した高速クロックの周波数はf0の何倍か。適切な数値を整数で答えよ。

3

表1の実行時間を、(1)で求めた式に当てはめて1フレーム分のデータを処理する最大実行時間Tdを求めます。

8×0.30×Tframe＋0.05×Tframe＋0.20×Tframe
＝2.65×Tframe
周波数f0を供給したときの処理時間は 2.65×Tframe で、目標とするTframe以内に収まっていません。
Tframe以内に収めるには処理時間を 1／2.65 倍にする必要があり、
実行時間は高速クロックの周波数に反比例するので、高速クロックには少なくともf0の2.65倍の周波数が必要ということがわかります。
本文中で「高速クロックはf0又はその整数倍」と説明されていますから、2.65以上の最小の整数である「3(倍)」が適切となります。

令和3年秋期問7（組込みシステム開発）

(1)サーバは良質な養殖魚を育成するために，AIで分析を行って養殖魚を管理している。AIの分析に用いるデータ中には，水質データ，食べた餌の重量，養殖魚の大きさ・形状・推定個体数がある。これらのデータをサーバに蓄積するときに付加すべきデータを答えよ。

日時データ

補足：直観で時系列データとでた。方向性は正解だが単語のチョイスが間違い、問題文から時系列データを言い換えた表現を探す。日時

(2)給餌部が給餌を開始してから，カウント値を読み込むまでに単位時間待つ必要がある。その理由を30字以内で述べよ。

残餌が残餌センサに到達するまでに時間を要するから

給餌部から投入された餌は海中に沈んでいき、魚に食べられなかった餌は集餌コーンによって集められ、残餌センサがその個数を数える仕組みになっています。
カウント値は、残餌センサが通過する残餌を1個ずつカウントした値です。魚の餌はそれほど重いものではありませんから、
投入された餌が残餌センサに到達するまではそれなりの時間が掛かることになります。
したがって、正確な残餌の数を得るには、餌を投入してからその餌が残餌センサまで沈むまでの一定時間待つ必要があります。
この時間が5分というわけです。

AI回答:残餌検知部の構造説明(本文3ページ目)

「残餌検知部は、養殖魚が食べ残して沈んでいく餌（以下、残餌という）を収集する集魚コーン及び残餌センサで構成される。」ここがポイントです。
残餌は養殖魚が食べ残す,
海中を沈んでいく（＝物理的な移動が発生する）
集魚コーン(漏斗状の装置)に集められる
その後ようやく残餌センサを通過する
「沈んでいく」「収集する」という動詞に着目できるかが読解のカギでした

設問2

水中ステレオカメラの動画は，左右それぞれ20フレーム／秒であり，1フレームは800×600ピクセルの画素数で，
1画素当たりのデータ長は24ビットである。1回当たり2分間の動画を撮影し，給餌部のフラッシュメモリに保存する。
この動画データについて，(1)，(2)に答えよ。ここで，1Gバイト＝109バイトとする。
撮影1回当たりの動画データのサイズは，何Gバイトか。答えは小数第1位を四捨五入して，整数で求めよ。

7GByte

補足: 左右2 * 20 * 800 * 600 * 24(=3BYTE) * 2分(=120秒)
=6912 * 10の６乗(=MByte) = 6912Mbyte = 6.912GByte ≒ 7GByte

動画データを給餌部のフラッシュメモリに保存するために，水中ステレオカメラ内で行う必要がある処理は何か。ここで，給餌部のフラッシュメモリの容量は2Gバイトとする。

画像圧縮処理

回答：古い動画データからサーバにコピーして削除する
ダメな理由。水中ステレオカメラ内で行う処理なので、カメラから直接サーバにアクセスできないのでNG

令和4年春期問7（組込みシステム開発）

図3中のa，bに入れる適切な字句を答えよ。

a＝カウント値
b＝しきい値以上

補足：給餌部は，5分間隔でカウント値を読み込み，単位時間当たりのカウント値(以下，Ct値という)を求める。
Ct値がしきい値より少ないときは，養殖魚が餌を食べ続けていると判断する。
Ct値がしきい値以上のときは，養殖魚が餌を食べなくなったと判断する。

• 設問2
  スマホから要求を行い動画の視聴を開始した。その10秒後に送受信の通信障害が20秒間発生した。
  通信障害が発生してから5秒後にスマホから遠隔撮影開始を要求した。スマホでの視聴が終了するのは視聴を開始してから何秒後か。
  整数で答えよ。ここで，処理の遅延及び通信の遅延は無視できるものとする。視聴が終了するのは何秒後か?

遠隔撮影>
スマホから遠隔撮影開始が要求されると撮影を開始する。
撮影した動画データはスマホに送信され，そのままスマホで視聴することができる。
スマホから遠隔撮影終了が要求される，又は撮影を開始してから60秒経過すると撮影を終了する。
撮影中に再度，遠隔撮影開始が要求されると，その時点から60秒間又は遠隔撮影終了が要求されるまで，撮影を続ける。
ワイヤレスカメラとスマホが通信するときに通信障害が発生すると，データの再送は行わず，障害発生中の送受信データは消滅するが，撮影は続ける。

答え：60

タイムラインを書くとこうなります。
t=0 視聴開始（遠隔撮影開始要求）→ 60秒タイマー起動（このままなら t=60 で終了）
t=10 通信障害 発生（20秒間続く＝10～30が障害区間）
t=15 スマホから再度「遠隔撮影開始」を要求 ← でもここは障害中！
t=30 障害終了
t=60 タイマー満了 → 撮影終了・視聴終了

ポイントは、t=15の再要求が障害区間(10～30)の中で起きていること。問題文に「障害発生中の送受信データは消滅する」とあるので、
この再要求はカメラに届かずタイマーはリセットされません。結果、最初の60秒タイマーがそのまま生き続け、t=60で終了します。

• 本文中のfに入れるバッファの名称を答えよ。

  リンク(バッファ)

  リングバッファ（循環バッファ）といいます。リングバッファは環状構造になっており、バッファの終端までデータを格納した後、
  バッファの先頭に戻ってデータ書き込む方式です。終端と始端が連結されることで、終端に達しても続けて始端から書込みを行うことができます。
  本問のように読込みと書込みが同時に行われるシステムに適した構造です。

• 本文中のd，eに入れる適切な字句を答えよ。
  d＝終端 　(最後)
  e＝始端　 （先頭）

令和4年秋期問7（組込みシステム開発）

• 制御部が確定値を算出するのに，複数回センサー出力を読出しする理由を20字以内で答えよ。

  ノイズなどによる誤作動を防ぐため

  下線①では「5回連続で同じ値が読み出されたときに，確定と判断し，その値を確定値とする」とあります。
  このような処理を行うのは、センサーがごく短時間の間に本来の値でない値を出力してしまい、
  その値をプログラム処理で用いたことによって傘の取り出し・返却が誤作動するのを防ぐためです。

• 制御部がセンサー出力の変化を検出してからセンサー出力の確定ができるまで最小で何ミリ秒か。答えは小数点以下を切り捨てて，整数で答えよ。

  40

  最小での時間を考えるので、センサー出力の変化を検出してから出力値が変化しなかった場合を考えます。
  5回連続で同じ値が読み出されたときに確定と判断するため、
  下図のように出力の変化を検出後、検出時の出力値と同じ値が4回連続で読み出された場合が、最小で確定できるパターンとなります。

  1回目→(10ms)→2回目→(10ms)→3回目→(10ms)→4回目→(10ms)→5回目

• ロックを解除した後の異常を10kHzのカウントダウンタイマーを使用して，タイマーの値が0になったときに異常と判断する。タイマーに設定する値を10進数で求めよ。ここで，1k＝103とする。

  100000

  題中に「ロックを解除した後10秒経過しても傘の貸出し，返却が行われなかった場合は，異常と判断し，ロックを掛ける」とあることから、
  10秒の経過をタイマーで数えることになります。本問で使用するカウントダウンタイマーは10kHzであり、10k＝10×1,000＝10,000なので、
  タイマーの値を1減らす動作を1秒間に10,000回行うことになります。ちょうど10秒後にタイマーの値を0にしたいのですから、
  10倍の「10,000×10＝100,000」を設定すればOKです。

用語集

自分なりの解き方

問題文の意図を意識する？主語？

• 動画データを給餌部のフラッシュメモリに保存するために，水中ステレオカメラ内で行う必要がある処理は何か。ここで，給餌部のフラッシュメモリの容量は2Gバイトとする [#t487fc4a]

• なぜその処理が“主体”として妥当か」と「数字上そもそも解決策として成立するか」の2軸でチェックする癖をつけると、紛らわしい選択肢に引っかからなくなります
  ステレオカメラ内でやれる事は何か？動画圧縮〇　サーバにアクセスにフラッシュメモリから古いデータをサーバにコピー×そもそも、そんな事ができない！

• 題材の説明は設問にもある。

• フロー図の空欄のヒントは設問にヒントがある。

• 状態製図の読み方「きっかけ：〇イベントが来たら」＋「やること：処理◇を実行（処理は複数発生のパターンあり）」

• 例、同じ確定処理をn回するのはなぜですか？
  正解例　ノイズなどの誤作動を防ぐため

午後対策

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