Conception et realisation d'un système embarque pour l'ouverture dune porte automatique

CONCLUSION PARTIELLE

Dans l'industrie, les automatismes sont devenus indispensables : ils permettent d'effectuer quotidiennement les tâches les plus ingrates, répétitives et, dangereuses. Parfois, ces automatismes sont d'une telle rapidité et d'une telle précision, qu'ils réalisent des actions impossibles pour un être humain. L'automatisme est donc synonyme de productivité et de sécurité.

14 NGIAMBUDULU NZINGA Magloire «Réalisation d'un système domotique Arduino avec reconnaissance vocale.» Travail de fin d'étude, Maintenance, ISIPA/Matadi, juillet 2019.

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CHAPITRE DEUXIEME :

NOTION DE BASE SUR LE SYSTEME EMBARQUE

II.0. Introduction

Nous donnons dans ce chapitre un petit rappel sur les systèmes embarqués. Ces systèmes électroniques utilisent les composants électroniques classiques et les composants à processeur autrement dit les composants analogiques et les composants numériques. Les systèmes embarqués sont présents dans notre vie quotidienne et y jouent un rôle important. Grâce à ses systèmes, nous communiquions à distance, nous nous déplaçons plus rapidement, nous avons plus de sécurité et de confort dans nos maisons, etc....

Il est un système électronique et informatique autonome ne possédant pas des entrées/ sorties standards comme un clavier ou un écran d'ordinateur. Il est piloté dans la majorité de cas par un logiciel, qui est complètement intégré au système qu'il contrôle. Un des premiers exemples de système embarqué date du début des années 1960.

Il s'agit de l'ordinateur de bord des vaisseaux spatiaux du programme Apollo, qui a amené Neil Armstrong sur la lune. Cet ordinateur contrôlant en temps réel les paramètres de vol et adaptant la trajectoire¹⁴.

II.1. Définitions d'un système embarqué

Un système embarqué est un système électronique et informatique qui est spécialisé dans une tâche bien précise. C'est un système électronique et informatique particulier, conçu pour effectuer des tâches spécifiques avec des ressources limitées et des contraintes variées (consommation d'énergie, espace mémoire restreint, etc.). Un système embarqué est aussi défini comme étant un composant électronique issu de la combinaison de matériel et de logiciel et qui interagit avec son environnement. Ces systèmes sont dit embarqués, parce qu'ils sont toujours intégrés dans des systèmes beaucoup plus larges pour y jouer un rôle bien spécifique. Notons qu'avant l'arrivée des microprocesseurs, ces systèmes étaient tout simplement appelés systèmes électroniques et ils étaient constitués de différents composants classiques reliés entre eux par des liaisons point à point. La composante logicielle n'existait pas.

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Fig. ÉI.1 : Architecture du système embarqué 15

II.2. Caractéristiques principales d'un système embarqué¹⁶ Les principales caractéristiques d'un système embarqué sont : > C'est un système principalement numérique.

> Il dispose des ressources limitées surtout les mémoires. > Il peut être autonome ou non.

> Il est constitué de logiciel et de matériel.

> Il ne possède généralement pas d'entrées/sorties standards tels qu'un port série RS232, USB, etc. ni de périphériques classiques comme un clavier d'ordinateur mais plutôt des périphériques limitées telles que des boutons poussoirs, des claviers matricielles, des LED, des écrans LCD, etc.

> Il peut être ou non ouvert au monde extérieure pour des mises à jour ou pour communiquer.

Exemple :

? un distributeur de billet

? un robot

? une carte à puce

? les systèmes de contrôle d'un avion

Les systèmes embarqués ont des impératifs différents des systèmes informatiques traditionnels. On peut citer principalement :

¹⁵ www.piseinfo.net. Op.cit.

16 EBATA-ATIPO Hugor, BENTOUNSI Mohamed << Réalisation et commande d'un Robot détecteur d'obstacle>> Travail de fin d'étude, Université Abdelhamid Ibn Badis de Mostaganem, Département de génie des électronique.

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· Coût : Le prix de revient doit être le plus faible possible surtout s'il est produit en grande série.

· Occupation Mémoire : D'espace compté, ayant un espace mémoire limité de l'ordre de quelques Go maximum (bien que la taille vienne à être de moins en moins limitée grâce à la miniaturisation des éléments). Il convient de concevoir des systèmes embarqués qui répondent au besoin au plus juste pour éviter un surcoût.

· Consommation Energétique : De consommation énergétique la plus faible possible, due à l'utilisation de batteries et/ou, de panneaux solaires voir de pile à combustible pour certain prototypes.

· Puissance de Calcul : De puissance de calcul. Il convient d'avoir la puissance de calcul juste nécessaire pour répondre aux besoins et aux contraintes temporelles de la tâche prédéfinie.

o Ceci en vue d'éviter un surcoût de l'appareil et une consommation excédentaire d'énergie (courant électrique).

· Réactivité : Ces systèmes doivent réagir avec leur environnement à une vitesse qui est imposée par ce dernier. Ceci induit donc des impératifs de temps de réponse. C'est pour cette raison ces systèmes sont aussi appelés systèmes à temps réel.

· Autonomie : Les systèmes embarqués doivent en général être autonomes, c'est-à-dire, remplir leur mission pendant de longues périodes sans intervention humaine. Cette autonomie est nécessaire lorsque l'intervention humaine est impossible, mais aussi lorsque la réaction humaine est trop lente ou insuffisamment faible.

· Criticité : Les systèmes embarques sont souvent critiques, et les systèmes critiques sont presque toujours embarqués. En effet, comme un tel système agit sur un environnement physique, les actions qu'il effectue sont irrémédiables. Le degré de criticité est fonction des conséquences des déviations par rapport à un comportement nominal, conséquences qui peuvent concerner la sureté des personnes et des biens, la sécurité, l'accomplissement des missions, la rentabilité économique.

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? Robustesse, Sécurité et Fiabilité : L'environnement est souvent hostile, pour des raisons physiques (chocs, variation de température, impact d'ions lourds dans les systèmes spéciaux...) ou humaines (malveillance).

C'est pour cela que la sécurité (au sens de résistance) et la fiabilité (au sens de continuité de service) sont souvent rattachées à la problématique des systèmes embarqués¹⁷.

II.3. ARCHITECTURE

Les systèmes embarqués utilisent généralement des microprocesseurs à basse consommation d'énergie ou des microcontrôleurs, dont la partie logicielle est en partie ou entièrement programmée dans le matériel, généralement en mémoire dans une mémoire morte (ROM), EPROM, EEPROM, FLASH, etc. (on parle alors de firmeware).

II.4. POSTE DE CONTROLE

Certains systèmes embarqués peuvent ne pas avoir d'interface utilisateur (ils sont alors dédiés à une seule tâche). Mais cette interface peut également être similaire à celle d'un système d'exploitation d'ordinateur (par exemple un PDA).

· Les systèmes les plus simples comportent uniquement des boutons, des LED.

· Les systèmes les plus complexes peuvent avoir un écran tactile ou encore un écran comportant des boutons de façon à minimiser l'espace. La signification des boutons change selon l'écran et la sélection se fait naturellement en pointant la fonction désirée.

· Les ordinateurs de poche possèdent en général un bouton style "joystick" pour la navigation.

· Avec l'explosion du web, les fabricants de systèmes embarqués ont proposé une nouvelle option : une interface style page web sur une connexion au réseau. Cela permet d'éviter le coût d'un système sophistiqué tout en conservant une interface complète sur un autre ordinateur, quand cela est nécessaire. Interface couronné de succès pour les installations permanentes à distance, les routeurs en particulier.

¹⁷ BIYAKA BUITA Fortune, Automatisation II, Cours inédit, TM3, ISIPA-MATADI, 2020-2021 P6.

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II.5. DOMAINES D'APPLICATION¹⁸

Les domaines dans lesquels on trouve des systèmes embarqués sont de plus en plus nombreux :

· transport : Automobile, Aéronautique (avionique), etc.

· astronautique : fusée, satellite artificiel, sonde spatiale, etc.

· militaire : missile

· télécommunication : Set-top box, téléphonie, routeur, pare-feu, serveur de temps, téléphone portable, etc.

· électroménager : télévision, four à micro-ondes

· impression : imprimante multifonctions, photocopieur, etc.

· informatique : disque dur, Lecteur de disquette, etc.

· multimédia : console de jeux vidéo, assistant personnel

· guichet automatique bancaire (GAB)

· équipement médical

· automate programmable

· industriel, contrôle- commande

Fig. ÉI.2 : domaine d'application

II.6. LA FAMILLE DES SYTEMES EMBARQUE

Nous distinguons plusieurs familles des systèmes embarqués mais le plus répandu est

· Microcontrôleur Pic

· Arduino

18 BIYAKA BUITA Fortune, Automatisation II, Cours inédit, TM3, ISIPA-MATADI, 2020-2021 P7.

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