Cours sur les Systèmes Embarqués

Leçon 1 • Qu'est-ce qu'un Système Embarqué

Définit les systèmes embarqués en les contrastant avec les ordinateurs polyvalents. Ancre le chapitre en établissant les contraintes de conception qui guident tous les sujets ultérieurs.

Leçon 2 • Aperçu de la Chaîne d'Outils de Développement

Couvre les compilateurs, les éditeurs de liens, les débogueurs et les IDE utilisés dans le développement embarqué. Prépare les apprenants à configurer un environnement de travail avant d'écrire du code.

Leçon 3 • Processus de Conception de Systèmes Embarqués

Décrit l'analyse des exigences, la sélection de l'architecture et le prototypage itératif. Encadre le flux de travail d'ingénierie que les apprenants suivront tout au long du cours.

Leçon 4 • Composants Matériels de Base

Passe en revue les microcontrôleurs, les processeurs, les types de mémoire et les périphériques. Fournit le vocabulaire matériel nécessaire pour comprendre l'interaction logiciel-matériel.

Leçon 1 • Cœur CPU et Jeu d'Instructions

Examine les étages de pipeline, les registres et les catégories d'instructions assembleur. Ancre les apprenants dans la façon dont le CPU exécute le code avant de passer à la programmation en C.

Leçon 2 • Système d'Interruption et NVIC

Explique les vecteurs d'interruption, les niveaux de priorité et le contrôleur d'interruption vectorielle imbriquée. Les apprenants mettent en œuvre des E/S pilotées par interruption pour remplacer les boucles d'attente inefficaces.

Leçon 3 • Contrôle des GPIO et des E/S Numériques

Enseigne la configuration des broches, les registres de direction et les modes de pilotage de sortie. Les apprenants écrivent leur premier code au niveau des registres pour allumer des LED et lire des boutons.

Leçon 4 • Temporisateurs et Génération PWM

Couvre les modes de compteur de temporisateur, les présélecteurs et la sortie de modulation de largeur d'impulsion. Les apprenants génèrent des signaux de temporisation précis et des formes d'onde à rapport cyclique variable.

Leçon 1 • Machines d'État dans le Micrologiciel

Modélise le comportement système comme des machines à états finis implémentées en C. Les apprenants structurent la logique de contrôle complexe pour la lisibilité et la testabilité.

Leçon 2 • Stratégies d'Optimisation de Code

Aborde les indicateurs d'optimisation du compilateur, l'inlining et le déroulage de boucles. Les apprenants équilibrent la vitesse d'exécution par rapport à la taille du code pour les cibles contraintes.

Leçon 3 • Types de Données et Efficacité Mémoire

Couvre les types d'entiers à largeur fixe, le compactage des structures et les règles d'alignement. Les apprenants choisissent des types de données qui minimisent la consommation de RAM et de flash.

Leçon 4 • Pointeurs et Gestion de la Mémoire

Enseigne l'arithmétique des pointeurs, les pointeurs de fonction et l'allocation mémoire statique. Les apprenants évitent les pièges de l'allocation dynamique courants dans les contextes embarqués.

Leçon 1 • Communication UART et Série

Couvre le débit en bauds, le tramage et le contrôle de flux pour les liaisons série asynchrones. Les apprenants implémentent des pilotes UART et utilisent la sortie série pour le débogage.

Leçon 2 • Protocole I2C et Gestion du Bus

Détaille les conditions de start/stop, l'adressage et l'étirement d'horloge. Les apprenants gèrent l'arbitrage multi-maître et diagnostiquent les défauts de bus courants.

Leçon 3 • Protocole SPI et Conception de Pilotes

Explique la polarité d'horloge, les modes de phase et la gestion de la sélection de puce. Les apprenants écrivent un pilote SPI full-duplex et interfacent un capteur ou un affichage.

Leçon 4 • USB et Protocoles de Plus Haut Niveau

Passe en revue les classes de périphériques USB, les descripteurs et l'énumération. Les apprenants intègrent une pile USB pour exposer un port COM virtuel ou un périphérique HID.

Leçon 1 • Fondamentaux et Ordonnancement RTOS

Définit les tâches, les ordonnanceurs et la préemption dans un contexte temps réel. Les apprenants comparent les algorithmes d'ordonnancement et prédisent les pires temps de réponse.

Leçon 2 • Services de Temporisation et Temporisateurs Logiciels

Explique la résolution du tick, les temporisateurs logiciels et la gestion des échéances. Les apprenants implémentent des temporisateurs périodiques et ponctuels sans bloquer les tâches.

Leçon 3 • Gestion de la Mémoire dans un RTOS

Aborde le dimensionnement de la pile, les allocateurs de tas et les unités de protection mémoire. Les apprenants configurent les piles par tâche et détectent les débordements à l'exécution.

Leçon 4 • Primitives de Synchronisation de Tâches

Couvre les sémaphores, les mutex et les drapeaux d'événements pour une coordination inter-tâches sûre. Les apprenants éliminent les conditions de concurrence dans les scénarios de ressources partagées.

Leçon 1 • Configuration et Échantillonnage ADC

Couvre la résolution, la tension de référence, le taux d'échantillonnage et les modes de déclenchement. Les apprenants configurent un ADC pour acquérir des données de capteur avec un bruit minimal.

Leçon 2 • Conditionnement du Signal et Filtrage

Présente les filtres anti-repliement, l'amplification et l'adaptation d'impédance. Les apprenants conçoivent des circuits frontaux qui préparent les signaux pour une numérisation précise.

Leçon 3 • Fondamentaux de la Fusion de Capteurs

Combine les données de plusieurs capteurs en utilisant des filtres complémentaires et de Kalman. Les apprenants produisent des estimations stables d'orientation ou de position à partir d'entrées bruitées.

Leçon 4 • Techniques de Filtrage Numérique

Implémente des filtres moyenne mobile, IIR et FIR en arithmétique à virgule fixe. Les apprenants réduisent le bruit dans les données échantillonnées sans la surcharge de la virgule flottante.

Leçon 1 • Analyse de la Consommation d'Énergie

Mesure le courant dynamique et statique dans les modes de fonctionnement. Les apprenants construisent un budget de puissance qui guide les décisions de conception matérielle et micrologicielle.

Leçon 2 • Modèles de Micrologiciel Basse Consommation

Applique une architecture pilotée par les événements et un mode idle sans tick pour minimiser le temps actif. Les apprenants refactorisent le code basé sur l'attente en conceptions pilotées par interruption et adaptées au sommeil.

Leçon 3 • Modes de Veille MCU et Sources de Réveil

Détaille les modes veille, veille profonde et veille avec leurs latences de réveil. Les apprenants sélectionnent le mode de veille le plus profond et sûr pour chaque scénario d'application.

Leçon 4 • Coupure d'Horloge et Extinction des Périphériques

Enseigne la désactivation sélective de l'horloge et les séquences d'extinction des périphériques. Les apprenants réduisent le courant au repos en éteignant les blocs matériels inutilisés.

Leçon 1 • Validation au Niveau Système et Régression

Conçoit des tests d'intégration, des configurations matériel-dans-la-boucle et des suites de régression. Les apprenants confirment que le système complet répond aux exigences fonctionnelles et temporelles.

Leçon 2 • Tests Unitaires pour le Code Embarqué

Présente les frameworks de tests unitaires basés sur hôte et l'abstraction matérielle pour la testabilité. Les apprenants écrivent des tests qui s'exécutent sur un PC avant de les déployer sur le matériel cible.

Leçon 3 • Analyse des Défauts et Codage Défensif

Aborde les défauts matériels, les débordements de pile et la récupération du chien de garde. Les apprenants ajoutent des assertions et des gestionnaires d'erreurs qui rendent les défaillances visibles et récupérables.

Leçon 4 • Outils et Techniques de Débogage

Couvre JTAG, SWD, les points d'arrêt et les points de surveillance pour le débogage en direct. Les apprenants interrompent l'exécution et inspectent les registres pour diagnostiquer les défauts du micrologiciel.