Formation systèmes embarqués

Leçon 1 • Aperçu de la chaîne d'outils de développement

Présente les cross-compilateurs, les éditeurs de liens, les débogueurs et les programmateurs flash. Les apprenants configurent une chaîne d'outils de base pour construire et exécuter leur premier programme.

Leçon 2 • Composants matériels de base

Passe en revue les microcontrôleurs, les processeurs, les types de mémoire et les périphériques. Fournit le vocabulaire matériel nécessaire pour tous les chapitres suivants.

Leçon 3 • Contraintes et compromis des systèmes embarqués

Analyse les contraintes de puissance, de mémoire, de latence et de coût qui façonnent les décisions de conception. Encadre les compromis d'ingénierie revisités tout au long du cours.

Leçon 4 • Définition des systèmes embarqués

Met en contraste les systèmes embarqués avec l'informatique de bureau à l'aide d'exemples concrets. Ancre le chapitre en établissant la portée et la philosophie de conception.

Leçon 1 • Machines d'état et flux de contrôle

Implémente des machines d'état finies à l'aide d'enums et d'instructions switch pour un firmware piloté par les événements. Fournit une alternative évolutive aux conditionnels imbriqués.

Leçon 2 • Qualificateurs Volatile, Const et Restrict

Explique les interactions de l'optimisation du compilateur avec les variables mappées au matériel. Les apprenants appliquent correctement les qualificateurs pour éviter les bugs subtils de concurrence et d'optimisation.

Leçon 3 • Pointeurs et gestion de la mémoire

Couvre l'arithmétique des pointeurs, les pointeurs de fonction et les stratégies d'allocation mémoire statique. Évite les pièges de l'allocation dynamique dans le firmware critique pour la sécurité.

Leçon 4 • Types à largeur fixe et manipulation de bits

Utilise les types stdint.h et les opérateurs bitwise pour écrire du code portable au niveau des registres. Élimine l'ambiguïté de taille des types courante dans les bugs embarqués.

Leçon 1 • Interruptions et gestion des exceptions

Couvre les vecteurs d'interruption, les niveaux de priorité et les règles de conception ISR. Les apprenants remplacent les boucles de scrutation par des E/S pilotées par interruptions pour plus d'efficacité.

Leçon 2 • Essentiels de l'architecture CPU

Couvre les étages de pipeline, les jeux d'instructions et les fichiers de registres des cœurs embarqués courants. Relie les connaissances en architecture à l'écriture de code bas niveau efficace.

Leçon 3 • Architecture mémoire et mapping

Explique les E/S mappées en mémoire, les espaces d'adressage et l'allocation pile vs tas. Prépare les apprenants à lire les fiches techniques et à écrire du code d'accès aux périphériques correct.

Leçon 4 • Interfaces analogiques : CAN et CNA

Explique l'échantillonnage CAN, la résolution, les tensions de référence et la sortie CNA. Les apprenants lisent les tensions des capteurs et génèrent des signaux analogiques sous contrôle logiciel.

Leçon 5 • Contrôle GPIO et E/S numériques

Enseigne la configuration GPIO au niveau des registres pour les fonctions d'entrée, de sortie et alternatives. Les apprenants réalisent des exercices de contrôle de LED et d'anti-rebond de bouton.

Leçon 1 • Communication série UART

Configure le débit en bauds, le format de trame et le contrôle de flux pour les liaisons UART. Les apprenants implémentent une interface en ligne de commande sur un terminal série.

Leçon 2 • Sélection de protocole et débogage

Guide le choix du protocole en fonction de la vitesse, de la distance, du nombre de nœuds et du coût. Les apprenants utilisent des analyseurs logiques et des oscilloscopes pour décoder et déboguer le trafic du bus.

Leçon 3 • Fondamentaux du bus CAN

Présente la structure des trames CAN, l'arbitrage, la détection d'erreurs et la topologie du bus. Prépare les apprenants au travail sur les protocoles automobiles et industriels.

Leçon 4 • Protocole de bus I2C

Explique l'adressage I2C, ACK/NACK, l'étirement d'horloge et l'arbitrage multi-maître. Les apprenants lisent les données des capteurs I2C à l'aide de cartes de registres.

Leçon 1 • Création et gestion de tâches

Crée, suspend, reprend et supprime des tâches à l'aide des API RTOS. Les apprenants construisent une application multi-tâches avec des tâches indépendantes de capteur et d'affichage.

Leçon 2 • Concepts RTOS et ordonnancement

Définit les tâches, les ordonnanceurs, la préemption et la commutation de contexte. Met en contraste la conception basée sur RTOS avec les approches bare-metal en super-loop.

Leçon 3 • Temporisateurs RTOS et gestion de puissance

Configure les temporisateurs logiciels et les modes idle sans tick pour réduire la consommation d'énergie. Intègre la temporisation RTOS avec les états basse consommation du matériel.

Leçon 4 • Communication inter-tâches

Utilise les files d'attente, les boîtes aux lettres et les drapeaux d'événement pour passer des données entre les tâches en toute sécurité. Élimine le partage de variables globales qui provoque les conditions de concurrence.

Leçon 1 • Optimisation de la puissance des périphériques

Active et désactive les périphériques à la demande pour éliminer le courant de repos. Applique le cyclage de service aux capteurs, aux radios et aux affichages.

Leçon 2 • Modes de sommeil et basse consommation

Configure les modes veille, veille profonde et veille prolongée avec des sources de réveil appropriées. Les apprenants mesurent les économies d'énergie à chaque transition de mode.

Leçon 3 • Échelle de tension et d'horloge

Réduit la puissance active en abaissant dynamiquement la fréquence du CPU et la tension d'alimentation. Les apprenants implémentent des politiques DVFS liées à la demande de charge de travail.

Leçon 4 • Fondamentaux de la consommation d'énergie

Décompose les composantes de puissance dynamique, statique et périphérique. Établit une ligne de base de mesure avant le début de l'optimisation.

Leçon 1 • Paysage des menaces embarquées

Catalogue les vecteurs d'attaque physiques, de firmware et réseau ciblant les dispositifs embarqués. Justifie l'investissement en sécurité avec des études de cas de failles réelles.

Leçon 2 • Canaux de communication sécurisés

Configure TLS et DTLS sur les piles embarquées pour des liaisons authentifiées et chiffrées. Gère les certificats et les clés de session dans les contraintes de mémoire.

Leçon 3 • Démarrage sécurisé et intégrité du firmware

Implémente une chaîne de confiance du chargeur de démarrage ROM jusqu'au firmware d'application. Les apprenants signent les images du firmware et vérifient les signatures au démarrage.

Leçon 4 • Mise à jour sécurisée du firmware (OTA)

Conçoit un pipeline de mise à jour OTA à sécurité intégrée avec protection anti-retour. Les apprenants implémentent un schéma de mise à jour flash à double banque avec vérification de signature.

Leçon 1 • Techniques et outils de débogage

Utilise les débogueurs JTAG/SWD, les tampons de trace et la journalisation de style printf pour isoler les défauts. Développe des compétences systématiques de recherche de défauts applicables à toute plateforme embarquée.

Leçon 2 • Stratégies de déploiement et de mise à jour sur le terrain

Planifie la programmation en production, les diagnostics de terrain et le déploiement des mises à jour OTA pour les appareils déployés. Traite la gestion de flotte et le suivi de version à grande échelle.

Leçon 3 • Analyse statique et qualité du code

Exécute des analyseurs statiques et applique des normes de codage pour prévenir les défauts avant l'exécution. Intègre des portes de qualité dans le pipeline de build.

Leçon 4 • Tests matériel-dans-la-boucle

Connecte du matériel réel à des scripts de test automatisés pour valider le comportement temporel et des périphériques. Capture les bugs d'intégration que les tests unitaires ne peuvent pas détecter.