Formation en systèmes embarqués

Leçon 1 • Qu'est-ce qu'un système embarqué

Définit les systèmes embarqués en les contrastant avec les ordinateurs à usage général. Ancre le chapitre en établissant les contraintes de conception qui guident tous les sujets suivants.

Leçon 2 • Sélection entre microcontrôleur et microprocesseur

Compare les compromis entre MCU et MPU en termes de coût, de puissance et d'intégration. Équipe les étudiants pour justifier les choix de plateforme lors des revues de conception.

Leçon 3 • Aperçu de l'architecture des systèmes embarqués

Cartographie les principaux blocs matériels présents dans les cibles embarquées. Fournit un modèle mental structurel utilisé tout au long du cours.

Leçon 4 • Notions de base sur la chaîne d'outils de développement

Présente le compilateur, l'éditeur de liens, le débogueur et les outils de programmation utilisés quotidiennement. Relie la connaissance des outils à un travail pratique productif dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 1 • Entrées-sorties mappées en mémoire et accès aux registres

Explique comment les registres périphériques apparaissent dans l'espace d'adressage. Fournit le modèle d'accès utilisé dans chaque exercice de pilote ultérieur.

Leçon 2 • Temporisateurs et génération MLI

Enseigne les modes de compteur de temporisateur, les unités de capture-compare et la sortie MLI. Les temporisateurs sous-tendent la commande de moteur, la génération de signaux et la mesure de synchronisation.

Leçon 3 • Configuration et contrôle des GPIO

Couvre la direction des broches, l'attaque de sortie, les résistances de tirage et les fonctions alternatives. Les GPIO sont le point d'entrée pour toute interaction avec le matériel physique.

Leçon 4 • Interfaces analogiques : CAN et CNA

Configure les convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique pour l'acquisition de signaux. L'interface analogique est essentielle pour les applications embarquées pilotées par capteurs.

Leçon 1 • Architecture du contrôleur d'interruptions

Explique le contrôleur d'interruptions vectoriel imbriqué et la disposition de la table de vecteurs. Cette base est nécessaire avant de pouvoir écrire une ISR en toute sécurité.

Leçon 2 • Modèles de communication pilotés par interruptions

Implémente des tampons circulaires et des machines d'état à l'intérieur des ISR pour les données série. Démontre des modèles de qualité de production utilisés dans les micrologiciels commerciaux.

Leçon 3 • Débogage des problèmes liés aux interruptions

Identifie et résout l'inversion de priorité, les interruptions manquées et le débordement de pile. Les compétences de débogage comblent l'écart entre la théorie et le comportement fiable du matériel.

Leçon 4 • Sources d'interruptions externes et périphériques

Configure les lignes externes déclenchées par front et les interruptions générées par les périphériques. Relie la théorie des interruptions aux événements réels des capteurs et des communications.

Leçon 1 • Modèles de conception de micrologiciel

Applique les modèles observateur, commande et stratégie adaptés aux cibles à ressources limitées. Les modèles réduisent le couplage et améliorent la maintenabilité à long terme.

Leçon 2 • Modèles d'ordonnanceur et de super-boucle

Compare la super-boucle coopérative, la tranche de temps et les ordonnanceurs pilotés par événements. Le choix du bon ordonnanceur détermine la réactivité et la complexité du système.

Leçon 3 • Architecture de micrologiciel en couches

Présente les couches d'abstraction matérielle, de pilote et d'application. La stratification isole les dépendances matérielles et permet les tests unitaires de la logique métier.

Leçon 4 • Conception de machines d'état finies

Modélise le comportement du système sous forme d'états, d'événements et de transitions à l'aide de modèles FSM. Les FSM sont l'outil principal pour gérer les flux de contrôle complexes dans le micrologiciel.

Leçon 1 • Communication entre tâches

Utilise des files d'attente, des boîtes aux lettres et des tampons de flux pour passer des données en toute sécurité entre les tâches. Des modèles de communication corrects éliminent la corruption de données dans les micrologiciels concurrents.

Leçon 2 • Analyse de la mémoire et de la synchronisation du RTOS

Mesure l'utilisation CPU des tâches, les niveaux d'eau élevés de la pile et la fragmentation du tas. L'analyse d'exécution valide que les budgets de synchronisation et de mémoire sont respectés.

Leçon 3 • Concepts RTOS et fonctionnement interne du noyau

Explique les algorithmes d'ordonnancement, la commutation de contexte et les interruptions de temporisateur de tick. Comprendre le fonctionnement interne du noyau prévient la mauvaise utilisation des API RTOS.

Leçon 4 • Primitives de synchronisation

Applique les mutex, les sémaphores et les groupes d'événements pour coordonner l'exécution des tâches. Une synchronisation correcte prévient les conditions de concurrence et les interblocages.

Leçon 1 • Fondamentaux et implémentation du bus CAN

Couvre la structure des trames CAN, l'arbitrage et le confinement d'erreurs. CAN est le protocole dominant dans les systèmes embarqués automobiles et industriels.

Leçon 2 • Techniques de débogage de pile de protocole

Utilise des analyseurs de protocole et des décodeurs logiciels pour isoler les défauts de communication. Un débogage systématique réduit le temps d'intégration sur les systèmes multi-nœuds.

Leçon 3 • Modbus et protocoles série industriels

Implémente Modbus RTU et ASCII sur UART pour les réseaux de capteurs et d'actionneurs. Les protocoles industriels sont des connaissances requises pour les rôles en automatisation d'usine.

Leçon 4 • Fondamentaux du périphérique USB

Explique l'énumération USB, les descripteurs et la classe CDC pour les ports série virtuels. La connaissance des périphériques USB permet le développement de produits embarqués connectés à un PC.

Leçon 1 • Analyse et validation du budget d'alimentation

Construit un budget d'alimentation au niveau système et le valide par rapport aux données mesurées. La validation du budget confirme que les objectifs de conception sont atteints avant la sortie du produit.

Leçon 2 • Distribution d'horloge et contrôle de l'alimentation des périphériques

Désactive les horloges et les domaines d'alimentation des périphériques inutilisés à l'exécution. La distribution d'horloge élimine la puissance des périphériques inactifs sans affecter la fonctionnalité active.

Leçon 3 • Cycle de service des capteurs et de la radio

Planifie l'échantillonnage des capteurs et les transmissions radio pour minimiser le temps actif. Le cycle de service prolonge la durée de vie de la batterie de plusieurs ordres de grandeur dans les nœuds IoT.

Leçon 4 • Fondamentaux de la consommation d'énergie

Quantifie la puissance dynamique, statique et de fuite dans les circuits MCU et périphériques. Une modélisation précise de la puissance est le prérequis pour tout effort d'optimisation.

Leçon 1 • Tests matériels en boucle

Exécute le micrologiciel sur du matériel réel tout en stimulant les entrées de manière programmatique. Les tests HIL valident la synchronisation et le comportement des périphériques que les simulateurs ne peuvent pas reproduire.

Leçon 2 • Injection de défauts et tests de robustesse

Introduit délibérément des baisses de tension, des données corrompues et des erreurs de bus pour tester la récupération. Les tests de robustesse révèlent les modes de défaillance avant le déploiement sur le terrain.

Leçon 3 • Analyse statique et qualité du code

Exécute des analyseurs statiques et applique des normes de codage pour éliminer les comportements indéfinis. Les outils de qualité de code complètent les tests dynamiques pour les micrologiciels critiques pour la sécurité.

Leçon 4 • Analyse de fiabilité et des modes de défaillance

Applique l'AMDEC pour identifier et atténuer systématiquement les modes de défaillance du micrologiciel. L'analyse de fiabilité est requise pour les produits soumis à une certification de sécurité.