Chapter 19
自作ツール — 足りない道具は作る
この章のゴール.
既製品で届かない所を、自分で作った小さなツールで埋める発想と型をつかむこと。 安いマイコンを「注入・観測エージェント」に仕立てる、ホスト側の解析スクリプトを書く、 既存ツールを糊で束ねる——費用対効果で「作る／買う」を選べるようになる。
この章で使う既出の用語（定義は各リンク先）. USB（01 章 2 節）、アナログ（01 章 2 節）、差分（01 章 3 節）、記録（01 章 4 節）、SDR（02 章 4 節）、ハーネス（02 章 7 節）、判定（02 章 1 節）、刺激（02 章 1 節）、状態遷移（02 章 1 節）、オシロ（04 章 8 節）、サンプリング（04 章 2 節）、UART（05 章 1 節）、I²C（06 章 1 節）、SPI（06 章 1 節）、DAC（07 章 2 節）、PWM（07 章 3 節）、read（10 章 2 節）、ウォーターフォール（12 章 3 節）、ソフト（12 章 2 節）、ヒストグラム（14 章 3 節）、道具（16 章 2 節）
1. なぜ自作するのか
市販の計測器・アナライザは強力だが、高価だったり、独自プロトコルに未対応だったり、自動化に組み込みにくいことがある。組み込みテストでは、数百円〜数千円のマイコンと少しのコードで、驚くほど実用的な注入・観測ツールが作れる。「作る／買う」は費用対効果で決める。
2. 作る／買うの判断
| 状況 | 寄せ方 |
|---|---|
| 標準プロトコル・高精度・高速が要る | 買う（ロジアナ、PPK2、オシロ、SDR） |
| 独自プロトコル・特殊な注入・自動化に密結合 | 作る（マイコン＋スクリプト） |
| 一度きり・探索段階 | まず既存の糊付け（3 節） |
| 繰り返す・チームで共有 | 作ってハーネス（18 章）に組み込む |
原則: 観測・解析はホストのソフトで、リアルタイムな注入・タイミングはマイコンで分担すると相性がよい。
3. 既存ツールを糊で束ねる — 最小の自作
いちばん安上がりな「自作」は、既存ツールを Python で繋ぐこと。
- CLI をラップ:
sigrok-cli（ロジアナ）、rtl_433（SDR）、nmapをsubprocessで呼び、出力を解析 - ファイルを解析: pcap（
pyshark/scapy）、VCD（波形）、CSV(電流)を読んで判定に使う - API を束ねる:
bleak＋ppk2-api＋pyvisaを一つのスクリプトで協調させ、刺激と観測を同時に
これだけで「BLE で書き込みながら電流を録画し、同時にコンソールも監視する」といった多点同時テストが組める。
4. マイコンを注入・観測エージェントにする
安価なマイコン（RP2040、ESP32、STM32、FPGA なら iCE40 等）を、PC の手足として使う。PC はミリ秒でしか動けないが、マイコンはマイクロ秒で正確に動ける——この役割分担が肝。
- 信号注入器: GPIO でエッジ・パルス列・タイミングを正確に生成（04 章）、DAC で偽アナログ（07 章）、PWM
- 偽センサ／偽バス: I²C/SPI スレーブを演じて任意の値を返す（06 章）。PIO（RP2040）や FPGA なら難しいタイミングも
- 観測器: 高速 GPIO サンプリング、割り込みでイベント時刻を記録、ADC で電圧監視
- PC との口: USB シリアルで簡単なコマンド（
SET DAC 1200,PULSE 3 10us,READ?）を受ける——ホストのハーネス（18 章）から叩ける
# ホスト側から自作エージェントを叩く（シリアルの簡単プロトコル）
agent.write(b"FAKE_TEMP 850\n") # 偽 I2C センサに 85.0℃ を返させる
agent.write(b"TRIG?\n"); t = agent.readline() # 警報 GPIO の立ち上がり時刻を回収5. ホスト側の解析ツール
観測データを「意味」に変えるソフトも自作価値が高い。
- 独自プロトコルのデコーダ: sigrok のプロトコルデコーダを自作（Python）して、独自バス／UART コマンドを PulseView で解読
- 波形・ログ解析: レイテンシのヒストグラム（14 章）、電流の状態分類（03 章）、差分ビット抽出（12 章）を numpy で
- 簡易 GUI/可視化: matplotlib やブラウザで、ウォーターフォール・状態遷移・傾向を描く
6. 設計の勘所
- 単純なテキストプロトコルでホスト⇔エージェントを繋ぐ（デバッグしやすい、行指向）
- 時刻を持たせる: エージェント側でイベント時刻を打つと、PC の揺れ（14 章）を避けられる
- 決定性: 乱数を使うファザはシード固定で再現可能に（02 章・16 章）
- 小さく始める: 1 機能ずつ。効いたらハーネス（18 章）へ昇格
- 文書化: コマンド表と配線図を残す（次の人＝未来の自分のため）
7. 何を大事にするか
- 足りない道具を安価に埋め、自動化に組み込める
- 注入・観測が正確な時刻を持ち、再現可能
- 独自プロトコルを自分でデコードできる
- 作ったものがハーネスから叩ける共通の口を持つ
8. 手を動かす
自作ツールの型を選ぶ
この章のポイント
- 既製品で届かない所は、安いマイコン＋スクリプトで自作する。「作る／買う」は費用対効果で
- 役割分担: 観測・解析はホスト、正確なタイミング注入はマイコン
- 最小の自作は既存ツールの糊付け（sigrok-cli/rtl_433/bleak/pyvisa を Python で束ねる）
- マイコンを注入・観測エージェントに（偽センサ・信号注入・イベント時刻記録）、簡単なシリアルコマンドで
- ホスト側は独自デコーダ・波形解析・可視化。時刻・決定性・単純プロトコルを大事に