応用情報技術者 2024年 秋期 午後 問07

　 　G社は、専用のアプリケーションプログラム（以下、アプリという）をインストールしたスマートフォン（以下、スマホという）とBluetoothで接続して、音楽などの音源再生機能、電話の通話機能、ノイズキャンセル機能、音声アシスト機能をもつスマートイヤホン（以下、Sイヤホンという）を開発している。 　利用者はアプリを用いて、Sイヤホンの音源再生機能と通話機能の開始／停止の指示、及びノイズキャンセル機能と音声アシスト機能のオン／オフの設定を行うことができる。Sイヤホンを用いて通話するときには、音源再生機能及び音声アシスト機能は使用できない。 　Sイヤホンは左右が独立しており、左耳に装着するイヤホン（以下、左イヤホンという）はスマホとペアリングする。右耳に装着するイヤホン（以下、右イヤホンという）とスマホとの通信は、左イヤホンが中継する。 　Sイヤホンは専用のケースに入れると電源がオフとなり充電が行われ、専用のケースから取り出すと電源がオンになる。 　スマホ及びSイヤホンの概要を図1に、Sイヤホンの機能を表1に示す。

〔Sイヤホンのハードウェア構成〕 　Sイヤホンは、左イヤホンと右イヤホンのそれぞれが、マイク及びスピーカーを接続した音声制御部、クロック部、通信部、それらを制御する制御部、及び電力部から成る。左イヤホンと右イヤホンとでハードウェア構成に違いはない。 　左イヤホンのハードウェア構成を図2に、Sイヤホンの構成要素の機能概要を表2に示す。

〔クロック部の動作〕 　制御部の実行時間はクロックの周波数に反比例する。一方、消費電力はクロックの周波数が高いほど大きくなる。Sイヤホンは電池駆動であるので、できる限り消費電力は小さくしたい。そこで、表3で示すように、機能の使用状況に応じてクロックの周波数を制御部の指示で適切に割り当てることとした。

〔制御部のタスク〕 　制御部はリアルタイムOSを使用している。電源オン時にメインタスクが生成される。左イヤホンと右イヤホンとで機能が異なるので、メインタスクはそのイヤホンで必要となるタスクだけを生成する。メインタスクを含め、それぞれのタスクは重複しない固有の優先度が割り当てられる。リアルタイムOSのタスクの状態は、実行状態、実行可能状態、又は待ち状態のいずれかである。 　制御部のタスク一覧を表4に示す。クロックの周波数が基準周波数に等しいとき、タスクの実行に要する時間は表4に示す実行時間となる。スピーカータスク、マイクタスク及び特定語検出タスクは起動周期内に処理が完了しなければならない。起動周期内に処理が完了しない場合、音飛びやノイズなどの不具合が発生する。

　タスクの優先度は、通信タスクが最も高く、以下、メインタスク、fタスク、gタスク、hタスク、アイドルタスクの順である。 　アイドルタスクは最も優先度が低いので、アイドルタスクが実行状態のとき、ほかのタスクの状態はiである。