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1/5 Cours 1: Notions de base et caractéristiques des systèmes embarqués 1. Syst

1/5 Cours 1: Notions de base et caractéristiques des systèmes embarqués 1. Système embarqué (Embedded System) Système : Un système est un arrangement dans lequel toutes ses unités assemblées fonctionnent ensemble selon une série règles. Par exemple, une montre est un système d'affichage de l'heure. Ses composants suivent un ensemble de règles pour afficher l'heure. Si l'une de ses pièces tombe en panne, la montre cessera de fonctionner. On peut donc dire que dans un système, tous ses sous-composants dépendent les uns des autres. Embarqué : Signifie qu’une chose est attachée (ou intégrée) à une autre chose. Un système embarqué est une combinaison de matériel électronique est et de logiciels. Un système embarqué est un système basé sur un microcontrôleur ou un microprocesseur conçu pour effectuer une ou quelques tâches spécifiques. Par exemple, une alarme d’incendie est un système embarqué. Il ne détecte que de la fumée. Un système embarqué peut être un système indépendant ou faire partie d’un grand système. 2. Composants des systèmes embarqués Un système embarqué a trois composants principaux : le matériel du système embarqué, le logiciel du système embarqué et le système d'exploitation. 2.1. Matériel système embarqué Comme pour tout système électronique, un système embarqué nécessite une plate-forme matérielle sur laquelle il effectue l'opération. Généralement, le matériel du système embarqué se compose des éléments suivants : 1. Processeur 2. Mémoire 3. Source d’alimentation 4. Horloge 5. Ports de communication 6. Timers 7. Contrôleurs d’interruptions 8. Dispositifs d’entrée/sortie 9. Interface 10. Circuits spécifiques à l'application Faculté de technologie Département Ingénierie des systèmes électriques Master – Electronique des systèmes embarqués S3 Dr. KAOUANE Mohamed Module : Systèmes Embarqués 2021/2022 2/5 2.2. Logiciel système embarqué Le logiciel du système embarqué est écrit pour exécuter une fonction spécifique. Il est généralement écrit à l’aide d’un langage approprié, puis compilé pour fournir un code pouvant être logé dans une mémoire non volatile au sein du matériel. Un logiciel (ou programme) système embarqué est conçu pour tenir compte des trois limites : • Disponibilité de la mémoire système • Disponibilité de la vitesse du processeur • Lorsque le système fonctionne en continu, il est nécessaire de limiter la dissipation de puissance pour des événements tels que l'arrêt, l'exécution et le réveil. Les systèmes embarqués peuvent être programmés à l'aide de différents langages de programmation de haut niveau (high-level programming languages) comme C, C++, Python, Basic, Embedded C, LUA, VHDL, Java…etc. Cependant, cela dépend du développeur et du microcontrôleur utilisé. 2.3. Système d'exploitation en temps réel Un système est dit temps réel, s'il est indispensable pour terminer son travail et livrer son service à temps. Le système d'exploitation en temps réel gère le logiciel d'application et offre un mécanisme permettant au processeur de fonctionner. Le système d'exploitation en temps réel est responsable de la gestion des ressources matérielles d'un ordinateur et des applications hôtes qui s'exécutent sur l'ordinateur. Un RTOS est spécialement conçu pour gérer et exécuter les tâches avec une synchronisation très précise et une grande fiabilité. Un système embarqué à petite échelle peut ne pas nécessiter de RTOS. 3. Caractéristiques des systèmes embarqués 1. Exécuter une tâche spécifique – Les SE exécutent une ou quelques tâches spécifiques. 2. Faible coût – 3. Spécifique au temps – Il exécute les tâches dans un certain laps de temps. 4. Faible puissance – Les SE ne nécessitent pas beaucoup de puissance pour fonctionner. 5. Haute efficacité – Le niveau d'efficacité des systèmes embarqués est si élevé. 6. Interface utilisateur minimale – L'interface utilisateur est optionnelles et elle doit être facile à utiliser. 7. Hautement stable – Les systèmes embarqués ne changent pas fréquemment, la plupart du temps fixes, maintenant la stabilité. 8. Haute fiabilité – Les systèmes embarqués sont conçu pour effectuer les tâches correctement. 9. Moins d'intervention humaine – 10. Basé sur les microprocesseurs ou les microcontrôleurs – 3/5 4. Types de systèmes embarqués Les systèmes embarqués peuvent être classés en différents types selon : - Les performances et les exigences fonctionnelles. - Les performances du microcontrôleur. 4.1. Classement basé sur les performances et les exigences fonctionnelles Les systèmes embarqués sont classés en quatre catégories en fonction de leurs performances et de leurs exigences fonctionnelles : • Systèmes embarqués autonomes • Systèmes embarqués temps réel • Systèmes embarqués en réseau • Systèmes embarqués mobiles Systèmes embarqués autonomes Les systèmes embarqués autonomes ne nécessitent pas de système hôte comme un ordinateur, ils fonctionnent tout seuls. Ils prennent l’information des ports d'entrée analogiques ou numériques et traite, calcule et convertit les données et fournit les résultats via le périphérique connecté, qui contrôle, pilote et affiche les résultats. Des exemples de systèmes embarqués autonomes sont les lecteurs mp3, les appareils photo numériques, les consoles de jeux vidéo, les fours à micro-ondes et les systèmes de mesure de la température. 4/5 Systèmes embarqués temps réel Un système embarqué en temps réel est défini comme un système qui réalise la tâche dans un temps particulier . Ces types de systèmes embarqués respectent les délais d'exécution. Les systèmes embarqués temps réel sont classés en deux types Soft et Hard. Systèmes embarqués connecté Ces types de systèmes embarqués sont liés à un réseau pour accéder aux ressources. Le réseau connecté peut être LAN, WAN ou Internet. La connexion peut être filaire ou sans fil. Ce type de système embarqué est le domaine qui connaît la croissance la plus rapide dans les applications de systèmes embarqués. Le serveur Web embarqué est un type de système dans lequel tous les périphériques embarqués sont connectés à un serveur Web et accessibles et contrôlés par un navigateur Web. Un exemple de système embarqué connecté LAN est un système de sécurité domestique dans lequel tous les capteurs sont connectés et fonctionnent sur le protocole. TCP/IP Systèmes embarqués mobiles Les systèmes embarqués mobiles sont utilisés dans des appareils portables tels que les téléphones cellulaires, les appareils photo numériques, les lecteurs MP3 et les assistants numériques personnels, etc. 4.2. Classement basé sur les performances du microcontrôleur Les systèmes embarqués sont classés en trois types en fonction des performances du microcontrôleur tels que • Systèmes embarqués à petite échelle • Systèmes embarqués à moyenne échelle • Systèmes embarqués sophistiqués Systèmes embarqués à petite échelle Ces types de systèmes embarqués sont conçus avec un seul microcontrôleur 8 ou 16 bits , qui peut même être alimenté par une pile. Les principaux outils de programmation sont un éditeur, un compilateur, et un environnement de développement intégré (IDE). Systèmes embarqués à moyenne échelle Ces types de systèmes embarqués sont conçus avec un microcontrôleur simple 16 ou 32 bits, des RISC ou des DSP. Ces types de systèmes embarqués présentent à la fois des complexités matérielles et logicielles. Pour développer des logiciels embarqués pour des systèmes embarqués à moyenne échelle, les principaux outils de programmation sont C, C++, Python, JAVA, Visual C++, RTOS, débogueur, outil d'ingénierie de code source, simulateur et IDE. Systèmes embarqués sophistiqués Ces types de systèmes embarqués ont d'énormes complexités matérielles et logicielles, des processeurs évolutifs ou configurables (microcontrôleur 32 ou 64 bits) et d’un ensemble de dispositifs. Ils sont utilisés pour des applications de pointe qui nécessitent une co-conception matérielle et logicielle et des composants qui doivent être assemblés dans le système final. 5/5 5. Applications des systèmes embarqués Les systèmes embarqués sont utilisés dans différentes applications telles que les automobiles, les télécommunications, l’industrie, le domaine médical , le domaine militaire, les satellites, les réseaux informatiques et l'électronique grand public numérique. uploads/Management/ cours-01.pdf