Formation système embarqué

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

Présente les cross-compilateurs, les éditeurs de liens, les débogueurs et les programmateurs flash. Les étudiants configurent une chaîne d'outils de base pour compiler 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 à 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. Présente les compromis d'ingénierie abordés tout au long du cours.

Leçon 4 • Définition des systèmes embarqués

Oppose les systèmes embarqués à l'informatique de bureau à l'aide d'exemples concrets. Ancre le chapitre en établissant le périmètre et la philosophie de conception.

Leçon 1 • Machines d'états et flux de contrôle

Implémente des machines à états finis à l'aide d'enums et d'instructions switch pour un firmware piloté par les événements. Fournit une alternative évolutive aux conditionnelles imbriquées.

Leçon 2 • Qualificateurs Volatile, Const et Restrict

Explique les interactions de l'optimisation du compilateur avec les variables mappées au matériel. Les étudiants appliquent correctement les qualificateurs pour éviter des 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 les firmwares critiques pour la sécurité.

Leçon 4 • Types à largeur fixe et manipulation de bits

Utilise les types stdint.h et les opérateurs bit à bit pour écrire du code portable au niveau des registres. Élimine l'ambiguïté de taille de type 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 des ISR. Les étudiants remplacent les boucles de scrutation par des E/S pilotées par interruptions pour plus d'efficacité.

Leçon 2 • Principes essentiels de l'architecture CPU

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

Leçon 3 • Architecture mémoire et mappage

Explique les E/S mappées en mémoire, les espaces d'adressage et l'allocation sur la pile vs. le tas. Prépare les étudiants 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 étudiants lisent des tensions de capteur et génèrent des signaux analogiques sous contrôle logiciel.

Leçon 5 • Contrôle des GPIO et des E/S numériques

Enseigne la configuration des GPIO au niveau des registres pour les fonctions d'entrée, de sortie et alternatives. Les étudiants implémentent 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 étudiants implémentent une interface en ligne de commande sur un terminal série.

Leçon 2 • Sélection et débogage de protocole

Guide le choix du protocole en fonction de la vitesse, de la distance, du nombre de nœuds et du coût. Les étudiants utilisent des analyseurs logiques et des oscilloscopes pour décoder et déboguer le trafic sur le 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 étudiants au travail sur les protocoles automobile et industriel.

Leçon 4 • Protocole de bus I2C

Explique l'adressage I2C, ACK/NACK, l'étirement d'horloge et l'arbitrage multi-maître. Les étudiants lisent des données de capteur à partir de dispositifs I2C en utilisant les cartes des registres.

Leçon 1 • Création et gestion de tâches

Crée, suspend, reprend et supprime des tâches à l'aide des API RTOS. Les étudiants 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. Oppose la conception basée sur RTOS à l'approche super-loop sur métal nu.

Leçon 3 • Temporisateurs RTOS et gestion d'énergie

Configure les temporisateurs logiciels et les modes idle sans ticks pour réduire la consommation d'énergie. Intègre la temporisation RTOS avec les états de faible puissance matériels.

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 des 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 aux capteurs, aux radios et aux affichages.

Leçon 2 • Modes de veille et de faible puissance

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

Leçon 3 • Réglage de l'horloge et de la tension

Réduit la puissance active en abaissant dynamiquement la fréquence du CPU et la tension d'alimentation. Les étudiants implémentent des politiques de 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 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. Motive l'investissement en sécurité avec des études de cas de brèches 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 mémoire.

Leçon 3 • Démarrage sécurisé et intégrité du firmware

Implémente une chaîne de confiance depuis le chargeur de démarrage ROM jusqu'au firmware applicatif. Les étudiants signent des images firmware et vérifient les signatures au démarrage.

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

Conçoit un pipeline de mise à jour over-the-air à sécurité intégrée avec protection contre le retour en arrière. Les étudiants 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 buffers de trace et les logs de type 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 sur le terrain et le déploiement des mises à jour OTA pour les dispositifs déployés. Traite la gestion de flotte et le suivi de version à l'échelle.

Leçon 3 • Analyse statique et qualité du code

Lance des analyseurs statiques et applique les normes de codage pour prévenir les défauts avant l'exécution. Intègre les points de contrôle qualité dans le pipeline de construction.

Leçon 4 • Tests hardware-in-the-loop

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