iPodを音楽以外に利用する

iPodを音楽だけに使うのはもったいないと思ったので、iPod nano (第１世代)にLinuxを入れてみた。(Linuxとは、Windows XP, Mac OS XなどのOS(Operating System)の１種である）。iPodは中にARMベースのMPUが入っておりLinuxには親和性の高いハードウェアと言える。iPodにLinuxを入れた理由は３つある。

１）ある”お馬鹿”実験のために必要：後日紹介
２）iPodでテトリスなどいろいろなゲームを楽しむ
３）宇宙ステーションの軌道計算をiPodにやらせてみる

１）は後日紹介するとして、２）も出回っているiPod linuxとPodzillaをインストールすればあらかじめ何個かゲームは入っている。iPod linuxのページを見ていたらiPod nano用は公開されていなかった。そのため普通のiPod用のコードを参考にしてnano用にipl(Initial Program Loader)回りを書いていたら、当たり前のようにnano用を公開している人がいたので、開発を中止し素直に利用することにした。uLinux kernel, Userland, Podzillaを入れとりあえずLinuxが動くiPodはあっさりと実現した。

iPod nanoでテトリス

iPodに随分前から出回っている”iPod Linux”を入れてみたという内容では面白くもなんともないのでいろいろ遊んでみることにした。とりあえず自分でアプリケーションを書いてみることにする。

ここで参考程度にクロス開発環境を少し紹介する。参考：iPod programming

・Cygwin (vi, GCC, SVN(Subversion), CVSあたりを入れる）
・ARMベースのToolchainsは、gnuarmから自分で構築するより、素直にipod linuxで公開(iPod Linux Toolchains)されているものを使う。

以上である。あっという間にC/C++言語ベースでiPod用のソフト開発ができる。

まず定番のHello Worldを動かす。

ソース(test.c)は極めてシンプルに。

#include ＜stdio.h＞

int main(int argc, char **argv)
{
printf( “Hello World!\n” );
return 0;
}

これを、ARM用にコンパイルする。
$ arm-elf-gcc -o helloworld test.c -elf2flt

作成されたバイナリファイル(helloworld )をPodzillaのファイルブラウザから指定すれば実行できる。極めて簡単。

POSIX系のAPIやC++なども利用できるかやってみたところunistd.hのsleep関数などやSTLなども概ね利用できた。

iPod nanoに”Naoki Miyashita”の名前を１秒周期で表示しているところ。

さて、下準備ができたところで人工衛星の軌道計算をiPodでやらせてみようと考えた。理由は、先日宇宙ステーションの可視方向を携帯で計算するシステムを紹介したが、（１）サーバーサイドシステムであるため、携帯圏外では利用できない、（２）携帯というネットに接続できる端末なのにスタンドアロンプログラムなんていうナウくないプログラムは書きたくない、（３）iPodは持っているのに、携帯をもっていない極めて稀な人もいる(のか？）。以上の３点の理由のためにiPod用の軌道計算プログラムがあっても良いのではないかということで作ってみた。

結果としては、現状では失敗であった。画面でわかるように衛星の仰角・方位角などの値が表示されていない。原因は、iPodの浮動小数点演算に起因しているようだ。iPodに搭載のARMは、FPU(浮動小数点ユニット）が搭載されていない。そのためdouble, floatなどの浮動小数点演算を扱うことができないが、コンパイラが多くのコードを吐いて実現できるはずである（iPod programmingにもfloat, doubleは使えると書いてある）。しかし私のiPod nanoでは、軌道計算ほど複雑ではない単純な四則演算もまともに通らなかった。かなりの計算量がある軌道計算において浮動小数点が使えないのは致命的でなんとかこの問題を解決しなければならない。もう少し調査して解決したら追って報告したい（だれも興味ないと思うが・・）
このソフトウェアはスタンドアロンであるため、基本的に圏外や携帯を持っていない人でも気軽に軌道計算ができる一家に一台のシステムである。しかし、衛星の軌道要素を更新しなければならない。その仕組みとして下の方法を検討している。本当はこの部分を作って楽しむ予定だったのだが、思わぬ小数点問題で立ち止まってしまった。

・ヘッダ部などの体裁を整えたダミーのMP3ファイルを作る。そのファイルは音楽データではなく、実体は最新のTLE(軌道要素）を含んでいる。
・iPodをパソコンとつなぐ→iTunesが立ち上がる
・iTunesは、そのダミーMP3ファイルを音楽データだと勘違いしiPodに同期アップロードする。
・軌道計算ソフトは、同期された最新のTLEを含むMP3ファイルからTLE部分だけ抽出し、最新の軌道要素を用いて軌道計算する。

この方法により充電のためにiPodをパソコンとつなぐ度に最新のTLEがiPodに取り込まれる。もちろんTLEを公開しているNORADから定期的にダウンロードしMP3のダミーファイルを生成するプログラムが必要であり、そのプログラムをスタートアップ起動に設定しておけば、この部分も自動化できる。ここまでやりたかったが、先述の通り浮動小数点で進まなくなってしまったので保留である。

iPodにテトリス、オセロなど多数のゲームを含んだLinuxを入れたい方は連絡くだされば入れますよ。

（今度の木曜日夕方また宇宙ステーションが東京上空を通過しそうである。今日の夜にまた紹介します）