Système Embarqué - ch5 PDF

Embedded Systems & AI (M115-122) Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués EOS Introduction aux systèmes d'exploitation embarqués (EOS) Comprendre ce qu’est un EOS et son rôle Découvrir les composants clés d’un EOS...

Embedded Systems & AI (M115-122) Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués EOS Introduction aux systèmes d'exploitation embarqués (EOS) Comprendre ce qu’est un EOS et son rôle Découvrir les composants clés d’un EOS Explorer des exemples concrets d'utilisation Gestion des tâches dans les EOS Configuration de Linux embarqué pour Raspberry Pi 2024 / 2025 178  Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués 1. Introduction aux systèmes d'exploitation en temps réel (RTOS) Qu’est-ce qu’un Système d’exploitation ? Size Énergie Spécifique(s) tâche(s) Un système d’exploitation offre : ✓ Un environnement pour l'exécution des programmes ✓ Un support pour le multitâche/la concurrence ✓ Une couche d'abstraction matérielle (pilotes de périphériques) ✓ Des mécanismes de synchronisation/communication ✓ Des systèmes de fichiers/stockage stable 2024 / 2025 179  Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués EOS 1. Introduction aux systèmes d'exploitation embarqués EOS Qu’est-ce qu’un Système d’exploitation ? Un système d'exploitation (OS) est un logiciel qui fonctionne sur un ordinateur ou un microcontrôleur pour accomplir plusieurs fonctions importantes Ordonnancement des tâches en arrière-plan gérer ou fournir des pilotes gère les ressources virtuelles 2024 / 2025 180  Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués EOS 1. Introduction aux systèmes d'exploitation embarqués EOS GPOS vs EOS CRITÈRES SYSTÈMES D'EXPLOITATION GÉNÉRAUX (GPOS) SYSTÈMES D'EXPLOITATION EMBARQUÉS (EOS) Objectif Usage polyvalent (bureautique, jeux, etc.) Tâches spécifiques et contraintes strictes Ordonnancement non déterministe : priorité à la Ordonnancement déterministe : priorité au respect Gestion des tâches réactivité et au multitâche des délais critiques Temps Réel Non prioritaire Souvent des contraintes strictes en temps réel matériel puissant avec beaucoup de mémoire et matériel limité (microcontrôleurs, faible puissance, Ressources matérielles de ressources etc.) Appareils IoT, contrôleurs industriels, systèmes Exemples Ordinateurs, smartphones, tablettes médicaux, etc Flexible : alloue dynamiquement des ressources Efficiente : allocation stricte pour maximiser les Gestion des ressources selon les besoins des applications ressources limitées Exemples courants Windows, macOS, Linux, Android, iOS FreeRTOS, Zephyr, VxWorks, Contiki OS 2024 / 2025 181  Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués EOS 1. Introduction aux systèmes d'exploitation embarqués EOS Qu’est-ce qu’un système d’exploitation embarqué ? Un EOS est un logiciel spécialisé conçu pour gérer les ressources matérielles et exécuter les tâches spécifiques d’un système embarqué. Contrairement aux GPOS, l’EOS est optimisé pour fonctionner dans des environnements où la mémoire, la puissance de traitement et l’énergie sont limitées. API et SERVICES Noyau Fournissent des interfaces pour gestion des tâches, mémoire et ressources les développeurs GESTION DE LA MÉMOIRE PILE DE RÉSEAU RAM/ROM optimisée pour l’embarqué Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet, etc PILOTES DE PÉRIPHÉRIQUES SYSTÈME DE FICHIER Interface avec capteurs/actionneurs Existence ou absence selon les besoins 2024 / 2025 182  Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués 2. Principales caractéristiques des EOS Caractéristique Fonction Exemple Multitâche et respect des contraintes Surveillance des capteurs et contrôle Gestion des Tâches en temps réel d’actionneurs dans un véhicule autonome Gestion de la Allocation et protection des ressources Prévention des interférences entre tâches mémoire mémoire dans un drone Interaction fluide avec les Lecture des données d’un capteur de Gestion des E/S périphériques température et affichage sur un écran Gestion des Réaction rapide et prioritaire aux Détection d’un obstacle par un robot et interruptions événements matériels arrêt immédiat Systèmes de Stockage et récupération fiables des Enregistrement des données de vol sur un fichiers données système de navigation aérienne Transfert des données d’une caméra à un Communication Coordination et partage inter-processus processeur de vision pour analyse en temps d’informations entre différentes tâches réel 2024 / 2025 183  Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués 3. Exemples des systèmes d’exploitation embarqués EOS ▪Open-source et léger, FreeRTOS est l’un ▪Développé par Wind River, VxWorks est ▪TinyOS est conçu pour les réseaux de des EOS les plus utilisés dans les un système RTOS commercial reconnu capteurs et les dispositifs à très faible systèmes embarqués et IoT pour sa fiabilité et sa robustesse. consommation. ▪Maintenu par Amazon Web Services ▪Utilisé dans des environnements critiques ▪Utilise un modèle de programmation (AWS), il est soutenu par une large comme l'aérospatial et les transports. basé sur des composants pour optimiser communauté les performances. Raspberry Pi SD image - Raspbian (Linux OS) Logo Zephyr™ OS | NXP ▪Contiki-ng Conçu pour l'IoT, Contiki met ▪Zephyr est un EOS open-source conçu ▪Raspbian OS, basé sur Debian, est l’OS l'accent sur la connectivité et la faible pour une grande variété de systèmes officiel pour Raspberry Pi. consommation énergétique. embarqués, des microcontrôleurs aux ▪Conçu pour une utilisation pédagogique ▪Prend en charge des protocoles comme systèmes plus complexes. et des projets IoT/embarqués IPv6 ▪Soutenu par la Linux Foundation, il bénéficie d’un écosystème actif. 2024 / 2025 184  Ch5. Systèmes d'exploitation embarqués 3. Exemples des systèmes d’exploitation embarqués EOS EOS Open-Source Taille mémoire Temps Réel Complexité Applications FreeRTOS Oui Faible (>> Insérer la carte SD : ▪ Connectez une carte SD vierge à votre ordinateur >>> Lancer le Raspberry Pi Imager : ▪ Sélectionnez « Choose OS », puis choisissez « Raspberry Pi OS » ou une autre distribution. ▪ Cliquez sur « Choose Storage » et sélectionnez votre carte SD >>> Écrire l'image : ▪ Cliquez sur « Write » et attendez que le processus se termine >>> Démarrer le Raspberry Pi : ▪ Insérez la carte SD dans le Raspberry Pi et branchez l’alimentation 2024 / 2025 196  Ch5. Débuter avec RASPBERRY PI 2. Installation et configuration de RASPBIAN OS Installation de Raspbian OS? Il existe 2 méthodes d’installation d’un système d’exploitation sur Raspberry Pi Méthode 2 : Installation avec Etcher >>> Télécharger l'image Raspbian et l’outil Etcher : ▪ Accédez à raspberrypi.org pour télécharger l’image ▪ Accédez à pour etcher télécharger l’outil Etcher >>> Décompresser l’archive : ▪ Utilisez un outil comme 7-Zip pour extraire le fichier >>> Flasher la carte SD avec Etcher : ▪ Lancez Etcher, sélectionnez l'image Raspbian et la carte SD, puis cliquez sur « Flash » >>> Démarrer le Raspberry Pi : ▪ Insérez la carte SD dans le Raspberry Pi et branchez l’alimentation 2024 / 2025 197  Ch5. Débuter avec RASPBERRY PI 3. Accès à Distance à un Raspberry Pi via SSH Pourquoi ? ➔ Se connecter en SSH va vous permettre d’accéder à distance, à votre Raspberry Pi. Qu’est-ce que le SSH ? ▪ Le SSH, aussi appelé « Secure Shell » est une technologie réseau qui permet d’accéder à un ordinateur et de pouvoir le manipuler via un terminal et des lignes de commande depuis un autre appareil. ▪ Cela peut être très pratique avec le Raspberry Pi car vous pouvez alors vous passer de l’écran, du clavier et de la souris. 2024 / 2025 198  Ch5. Débuter avec RASPBERRY PI 3. Accès à Distance à un Raspberry Pi via SSH Activer SSH via le Terminal sur Raspbian Une fois le système est démarré, lancez le terminal puis tapez la commande suivante : sudo raspi-config >>> Activer SSH : ➔ Navigez vers : Interface Options ➔ SSH ➔ Enable >>> Confirmer l’adresse IP : Dans le terminal tapez hostname –I >>> Connexion depuis un PC : Lancez la ligne des commandes puis tapez ssh pi@ ➔ Password : raspberry (par défaut) 2024 / 2025 199  Ch5. Débuter avec RASPBERRY PI 4. Exercices de manipulation Exercice 1 : Clignotement d'une LED Ecrire un programme en python qui permet de clignoter une LED en utilisant l'émulateur Wokwi et le Raspberry Pi Pico Exercice 2 : Données météorologiques à partir d'un service Web S’inscrire sur le site d'OpenWeatherMap pour obtenir une clé d'API (https://openweathermap.org/). Écrire un programme en Python dans votre Raspberry Pi qui utilise l'API OpenWeatherMap pour obtenir la température actuelle d'une ville spécifiée. 2024 / 2025 200