Introduction aux Systèmes Embarqués

Les systèmes embarqués sont des systèmes informatiques intégrés dans d'autres dispositifs pour effectuer des tâches spécifiques.

Un système embarqué combine le matériel (composants électroniques) et les logiciels (instructions) pour exécuter des fonctions spécifiques.

Les capteurs sont des dispositifs qui mesurent des quantités physiques (température, lumière, pression) et les transforment en signaux électriques.

Les actionneurs sont des dispositifs qui convertissent des signaux électriques en actions physiques (mouvement, lumière, son).

Les protocoles de communication définissent les règles pour l'échange de données entre les composants d'un système embarqué.

Les systèmes d'exploitation embarqués (OS) sont des logiciels qui gèrent les ressources d'un système embarqué, comme la mémoire et les processeurs.

L'IA embarquée permet aux systèmes embarqués d'apprendre et de s'adapter à leur environnement, d'améliorer leurs performances et de prendre des décisions autonomes.

Arduino UNO, Esp8266 et Raspberry Pi sont des cartes de développement populaires utilisées pour construire des systèmes embarqués.

Un système embarqué (SE) est un système autonome qui combine différents composants pour effectuer des tâches précises et interagir en temps réel avec son environnement.

Les SE utilisent le logiciel pré-installé dans leur mémoire.

Un SE utilise une interface homme-machine pour communiquer avec les utilisateurs.

Un SE interagit avec son environnement grâce à des capteurs qui transforment les données physiques en signaux électriques.

Les ordres du SE sont transmis aux actionneurs qui contrôlent le système.

Un système embarqué en temps réel doit exécuter ses tâches dans un délai précis, sans retard, pour assurer un bon fonctionnement.

Un système embarqué autonome fonctionne de manière indépendante, sans besoin de connexion à un réseau ou à d'autres systèmes. Il gère ses données et ses actions en interne.

Ces systèmes embarqués échangent des données avec d'autres systèmes via des réseaux, comme Internet ou un réseau local. Ils peuvent collecter des informations et interagir avec d'autres dispositifs.

Les contraintes temporelles imposent aux systèmes embarqués en temps réel de répondre aux demandes dans des délais précis et à des moments définis.

Un système embarqué autonome effectue des tâches en utilisant les données qu'il reçoit directement de ses capteurs ou de ses ports d'entrée. Il ne dépend pas d'un réseau externe pour ses opérations.

Les systèmes embarqués en réseau peuvent collecter des données de divers capteurs connectés, comme les capteurs IoT. Ces informations permettent ensuite de prendre des décisions ou d'automatiser des actions.

Les systèmes embarqués en réseau utilisent des protocoles de communication pour échanger des données avec les autres systèmes connectés. Ils suivent des règles précises pour s'assurer d'une communication fluide.

Connecte l'Arduino à un ordinateur pour la programmation et le transfert de données.

Permet d'alimenter l'Arduino avec une tension externe (7-12V).

Convertit la tension d'alimentation externe en 5V pour alimenter le microcontrôleur et les autres composants.

Fournit une horloge précise au microcontrôleur.

Permet de réinitialiser le microcontrôleur.

Fournissent une tension de 3.3V pour alimenter des composants externes.

Fournissent une tension de 5V pour alimenter des composants externes.

Broche de référence pour les tensions analogiques et numériques.

Les systèmes embarqués (SE) sont conçus pour réaliser une tâche spécifique ou un ensemble restreint de tâches. Ils sont dédiés à une application précise et ne sont pas conçus pour être polyvalents.

Contrairement aux ordinateurs de bureau, les SE opèrent souvent avec des ressources limitées en termes de mémoire, de puissance de calcul et de stockage. Ils doivent être optimisés pour fonctionner avec des contraintes matérielles.

De nombreux SE doivent traiter des informations et réagir rapidement en temps réel. Les calculs et les réactions doivent être effectués dans des délais stricts pour assurer la fiabilité du système.

La fiabilité et la robustesse sont essentielles pour les SE, surtout lorsqu'ils opèrent dans des environnements critiques (automobile, médical, aéronautique). Ils doivent fonctionner en continu pendant de longues périodes sans défaillance.

Les SE intègrent étroitement le matériel (composants électroniques) et le logiciel (instructions). Ils sont conçus comme un système complet pour un fonctionnement optimal.

Les entrées de système fournissent des données au SE via des capteurs, des interfaces utilisateur ou d'autres sources. Elles permettent au SE de percevoir son environnement.

Les sorties de système sont les actions ou les informations produites par le SE en réponse aux entrées. Cela peut inclure des actions physiques, des affichages visuels ou la transmission de données.

Les composants matériels d'un SE incluent les composants électroniques tels que les processeurs, la mémoire, les capteurs, les actionneurs et les circuits d'alimentation. Ils forment la base physique du système.

Composants qui convertissent les signaux analogiques en valeurs numériques que le microcontrôleur peut comprendre.

Le cœur de l'Arduino, il exécute le programme et contrôle les différentes fonctions.

Permet de programmer le microcontrôleur ATmega328P à l'aide d'un programmateur externe.

Indique si l'Arduino est alimenté ou non.

Broches configurables pour lire et écrire des signaux numériques.

Broche de référence pour les conversions analogiques.

Permet de programmer le microcontrôleur USB (ATmega16U2).

Gère la communication entre l'Arduino et l'ordinateur via le port USB.