ECU の初期構築

実車両に載せる ECU を、Ubuntu のインストールから始めて ./setup_check.sh --phase preflight が通る状態にするまでの手順です。

この作業は運営が実施します。参加チームが構築済みの ECU で実車両を走らせる手順は実車両の起動を参照してください。

第1部 OS とユーザー

1-1. 用意するもの

MiniPC
Ubuntu インストール用の USB メモリ
Docker イメージインストール用の SSD（容量が大きいので SSD 推奨）
インターネット接続のある有線 LAN

1-2. USB メディアを作成

Ubuntu 22.04 の iso ファイルを、公式チュートリアルを参考に USB メモリへ書き込みます。

LAN ケーブルを挿してインターネット接続を確保した上で、以下の選択で USB インストールを進めます。

項目	設定値
言語	English（インストール後に日本語へ切り替える）
キーボードレイアウト	Japanese / Japanese
インストール種別	Normal Installation ＋ Download updates while installing Ubuntu
ディスク	Erase disk and install Ubuntu
タイムゾーン	Tokyo
Your computer's name	号機ごとの設定値表の ECU ホスト名（例 `ECU-RK-01`）
Your name / username	管理ユーザー（別途配布）

インストール後、Settings > Region & Language で表示言語を日本語に変更します。

1-3. 管理ユーザーの初期設定

以降のコマンドはすべて管理ユーザーで実行します。参加者アカウントは別途追加します。

sudo apt update
sudo apt full-upgrade -y
sudo reboot

第2部リポジトリと Docker 環境

2-1. リポジトリの取得と環境構築

curl を入れてから、セットアップスクリプトを実行します。リポジトリの clone から Docker のインストール、Autoware イメージの取得までを一括で行います。

sudo apt update
sudo apt install -y curl
curl -fsSL "https://raw.githubusercontent.com/AutomotiveAIChallenge/aichallenge-racingkart/main/setup.bash" | bash

スクリプトは実行する項目を1つずつ確認してきます。次の2つは n、それ以外はすべて y と答えてください。

プロンプト	ECU での回答	理由
`Download AWSIM.zip and extract`	n	ECU では AWSIM を起動しないため（約数 GB の節約）
`Run make dev (ROS_DOMAIN_ID from .env)`	n	AWSIM を使うシミュレータ起動なので不要

プロンプトは [y/N] 形式で、何も入力せず Enter を押すと n 扱いになります。実行したい項目では y を明示的に入力してください。

VCU と GNSS のシリアルデバイスを開くために、手動で以下を実行します。

sudo usermod -aG dialout "$USER"

反映させるために再ログインし、以下のコマンドで反映されているか確認します。

groups            # docker と dialout が含まれること

2-2. racing_kart_interface イメージのインストール

共有された racing_kart_interface_latest-experiment.tar.gz と .sha256 を、作業用 PC で外部 SSD にコピーしておきます。

外部 SSD を ECU に挿し、デバイス名を確認してから固定パスへマウントします。

lsblk -f                                       # 外部 SSD のデバイス名（例: sdb1）を確認
sudo mkdir -p /mnt/racing_kart_image_transfer
sudo mount /dev/sdX1 /mnt/racing_kart_image_transfer

/dev/sdX1 は lsblk -f で確認した実際のデバイス名に置き換えてください。

tar ファイルが壊れていないことを確認します。

cd /mnt/racing_kart_image_transfer
sha256sum -c racing_kart_interface_latest-experiment.tar.gz.sha256

racing_kart_interface_latest-experiment.tar.gz: OK と表示されれば正常です。

イメージを load します。docker load は gzip 圧縮のまま読めるので、展開は不要です。

docker load -i /mnt/racing_kart_image_transfer/racing_kart_interface_latest-experiment.tar.gz

参照するタグが入っていることを確認します。

docker image inspect ghcr.io/tier4/racing_kart_interface:latest-experiment --format '{{.RepoTags}} {{.Id}} {{.Created}}'

ghcr.io/tier4/racing_kart_interface:latest-experiment が表示されれば OK です。

SSD をアンマウントします。

cd ~
sudo umount /mnt/racing_kart_image_transfer

第3部 udev ルールの設定

VCU と GNSS は ttyUSB* / ttyACM* の番号が挿抜のたびに変わるので、固定名の udev ルールを作ります。

3-1. VCU の udev ルール

sudo vim /etc/udev/rules.d/89-vcu.rules

KERNEL=="ttyUSB[0-9]*", ENV{ID_MODEL}=="CP2102N_USB_to_UART_Bridge_Controller", SYMLINK+="vcu/usb", MODE="0666"

3-2. GNSS の udev ルール

sudo vim /etc/udev/rules.d/90-gnss.rules

SUBSYSTEM=="tty", KERNEL=="ttyACM*", ATTRS{idVendor}=="1546", ATTRS{idProduct}=="01a9", SYMLINK+="gnss/usb", MODE="0660", GROUP="dialout"

3-3. ルールの反映と確認

作成した2つのルールを反映します。

sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger

VCU と GNSS を接続して、symlink と所有グループを確認します。

ls -l /dev/vcu/usb /dev/gnss/usb
ls -lL /dev/gnss/usb   # dialout グループになっていること

3-4. CAN ツールの導入

setup_check.sh の candump チェック用に、CAN のツールも入れておきます。

sudo apt install -y can-utils

第4部ネットワーク

ECU はネットワーク接続に Wi-Fi を使わず、有線接続のみで運用します。内蔵 Wi-Fi を有効なまま残すと、意図せず何らかのネットワークへ接続し、有線接続とデフォルトルートを争うことがあります。使わない機能なので先に無効化します。

4-1. 内蔵 Wi-Fi の無効化

MAC アドレスは筐体ごとに異なるので、対象 ECU 上で実測します。

ip link show                                  # wlp* / wlan* の内蔵 IF 名を特定
cat /sys/class/net/<内蔵IF名>/address          # 例: c0:4b:24:c1:03:de

udev でリンクを down させます。

sudo vim /etc/udev/rules.d/10-disable-internal-wifi.rules

SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", ATTR{address}=="c0:4b:24:c1:03:de", RUN+="/usr/bin/ip link set %k down"

udev で down させても NetworkManager が再度上げてしまうため、NetworkManager 側でも管理対象から外します。

sudo vim /etc/NetworkManager/conf.d/99-unmanage-internal-wifi.conf

[keyfile]
unmanaged-devices=mac:c0:4b:24:c1:03:de

上記の MAC は例です。実測値に置き換えてください。反映して確認します。

sudo systemctl restart NetworkManager
nmcli device status            # 内蔵 Wi-Fi が unmanaged / down になっていること

4-2. ファイアウォールの無効化

ファイアウォールを無効化します。

sudo ufw disable

4-3. SSH の有効化

SSH で接続できるようにしておきます。

sudo apt install -y openssh-server
systemctl is-enabled ssh      # enabled であること

4-4. TLS 証明書の配置

車両 ECU では2種類の TLS 証明書を使います。どちらも git 管理外なので、配布されたものを ECU 上に配置します。

用途	配置先	ファイル
zenoh（遠隔操作・遠隔可視化）	`~/aichallenge-racingkart/remote/tls/`	`server/minica.pem`, `client/cert.pem`, `client/key.pem`
V2X 位置情報共有（MQTT broker）	`/etc/v2x/tls/`	`ca.crt`, `kart.crt`, `kart.key`

zenoh 用（`remote/tls/`）

cd ~/aichallenge-racingkart
sudo apt install -y unzip
unzip -o ~/Downloads/tls.zip -d remote/    # tls.zip の保存先は環境に合わせてください
chmod 600 remote/tls/client/key.pem

展開後、次の構成になっていることを確認します。異なる場合は remote/tls/ 以下がこの構成になるように置き直してください。

ls remote/tls          # client  server
ls remote/tls/client   # cert.pem  key.pem(600)
ls remote/tls/server   # minica.pem

遠隔 PC 側の同じ手順は遠隔操作の 1-6 にあります。証明書の中身は車両側と同じものです。

V2X 用（`/etc/v2x/tls/`）

配布された ca.crt / kart.crt / kart.key を root 所有で配置します。

cd ~/v2x-certs                             # 配布された証明書を展開したディレクトリに合わせてください
sudo mkdir -p /etc/v2x/tls
sudo cp ca.crt kart.crt kart.key /etc/v2x/tls/
sudo chown -R root:root /etc/v2x/tls
sudo chmod 700 /etc/v2x/tls
sudo chmod 600 /etc/v2x/tls/kart.key
sudo chmod 644 /etc/v2x/tls/ca.crt /etc/v2x/tls/kart.crt

配置したら、CN と有効期限を確認します。

sudo openssl x509 -in /etc/v2x/tls/kart.crt -noout -subject -dates
# subject=CN = d1   ← .env の V2X_VEHICLE_ID と一致すること
# notAfter=...      ← 走行日より先であること
sudo openssl verify -CAfile /etc/v2x/tls/ca.crt /etc/v2x/tls/kart.crt
# /etc/v2x/tls/kart.crt: OK

4-5. LTE ルータのログ収集

syslog転送機能を持つルーターを使う場合はこの設定をすることで、回線が不安定になったときにこログを活用することができます。

ECU の IP を固定

syslog の転送先は IP で指定するため、ECU 側が DHCP のままだと IP が変わった時点で転送が止まります。ルータ側の設定値に合わせて固定します。

sudo nmcli con mod "Wired connection 1" \
    ipv4.method manual \
    ipv4.addresses 192.168.254.2/24 \
    ipv4.gateway 192.168.254.254 \
    ipv4.dns 192.168.254.254
sudo nmcli con up "Wired connection 1"

ECU 側で syslog を受信

Ubuntu の rsyslog は UDP 受信が無効なので、受信設定を追加します。

sudo vim /etc/rsyslog.d/09-as250.conf

module(load="imudp")
input(type="imudp" port="514")

# 受信側（ECU）の時刻とルータ申告の時刻を両方残す。
# ルータの NTP がずれていても ECU の時計で追えるようにするため。
template(name="AS250Format" type="string"
  string="%timegenerated:::date-rfc3339% | dev:%timereported:::date-rfc3339% | %fromhost-ip% | %syslogtag%%msg%\n")

if ($fromhost-ip == "192.168.254.254") then {
    action(type="omfile" file="/var/log/as250.log" template="AS250Format"
           fileCreateMode="0640" fileOwner="syslog" fileGroup="adm")
    stop
}

送信元がルータの行だけを /var/log/as250.log に振り分け、stop で ECU 自身の syslog に混ざらないようにしています。

ログが増え続けないようにローテートも設定します。

sudo vim /etc/logrotate.d/as250

/var/log/as250.log {
    daily
    rotate 30
    compress
    delaycompress
    missingok
    notifempty
    create 0640 syslog adm
    postrotate
        /usr/lib/rsyslog/rsyslog-rotate
    endscript
}

反映と待ち受けを確認し、ファイアウォールの許可とホームからの参照用リンクを作ります。

sudo rsyslogd -N1 -f /etc/rsyslog.conf      # 構文チェック
sudo systemctl restart rsyslog
ss -lunp | grep :514                         # 514/udp を待ち受けていること
sudo ufw allow from 192.168.254.254 to any port 514 proto udp comment "AS-250/L syslog"
ln -sfn /var/log/as250.log ~/router.log      # rsyslog は syslog ユーザーで動くため $HOME には直接書かせない

受信の確認

以下のコマンドでログが出力されることを確認します。

tail -f ~/router.log

第5部ホストの ROS 2 環境

ホストからも ros2 コマンドが使えるように、ROS 2 のセットアップもしておきます。

5-1. ROS 2 Humble

apt のリポジトリを追加してから ros-humble-desktop を入れます。内容は公式手順と同じです。

sudo apt update && sudo apt install -y locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8

sudo apt install -y software-properties-common curl
sudo add-apt-repository -y universe
export ROS_APT_SOURCE_VERSION=$(curl -s https://api.github.com/repos/ros-infrastructure/ros-apt-source/releases/latest | grep -F "tag_name" | awk -F'"' '{print $4}')
curl -L -o /tmp/ros2-apt-source.deb "https://github.com/ros-infrastructure/ros-apt-source/releases/download/${ROS_APT_SOURCE_VERSION}/ros2-apt-source_${ROS_APT_SOURCE_VERSION}.$(. /etc/os-release && echo ${UBUNTU_CODENAME:-${VERSION_CODENAME}})_all.deb"
sudo dpkg -i /tmp/ros2-apt-source.deb

sudo apt update
sudo apt install -y ros-humble-desktop

シェル起動時に ros2 コマンドが使えるようにする設定は、5-3 で他の環境変数とまとめて ~/.bashrc に追記します。

5-2. CycloneDDS（`/opt/autoware/cyclonedds.xml`）

ホスト側の設定ファイルはリポジトリ同梱のものをコピーして使います（コンテナ側は docker-compose.yml が vehicle/cyclonedds.xml をマウントするので別物です）。

sudo apt install -y ros-humble-rmw-cyclonedds-cpp
sudo mkdir -p /opt/autoware
sudo cp ~/aichallenge-racingkart/vehicle/cyclonedds.xml /opt/autoware/cyclonedds.xml
grep -i NetworkInterface /opt/autoware/cyclonedds.xml    # name="lo" があること

5-3. `~/.bashrc` に入れるもの

~/.bashrc に追記します。ROS 2 の環境変数に加えて、Docker コンテナ内で起動した GUI アプリ（RViz など）をホストの画面に描画するための設定もここでまとめて入れます。

export PATH=$HOME/.local/bin:$PATH
source /opt/ros/humble/setup.bash
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp
export CYCLONEDDS_URI=file:///opt/autoware/cyclonedds.xml
export XAUTHORITY=$HOME/.Xauthority
xhost +SI:localuser:root >/dev/null 2>&1

第6部動作確認

6-1. `.env` の `VEHICLE_ID` を設定

setup_check.sh は Zenoh サーバーへの疎通確認で .env の VEHICLE_ID を使います。setup.bash が生成した直後の .env は初期値の A0 で、これは有効な号機ではないため必ず FAIL します。リポジトリ直下の ~/aichallenge-racingkart/.env を開き、この ECU を載せる号機の値（号機ごとの設定値表を参照）に書き換えてください。

- VEHICLE_ID=A0
+ VEHICLE_ID=A2

.env の残りの項目（NTRIP アカウントなど）は走行時に設定します。実車両の起動を参照してください。

6-2. `setup_check.sh` の実行

VCU・GNSS・PCAN-USB をすべて USB に接続した状態で実行します。繋がっていないとハードウェアのチェックが FAIL になります。

ここまでの手順が終わったら、FAIL が無いことを確認します。

cd ~/aichallenge-racingkart/vehicle
./setup_check.sh --phase preflight

ここまでで ECU の構築は完了です。実車両を走らせる手順は実車両の起動を参照してください。