Generalites sur les systemes embarques

Les systèmes embarqués existent depuis longtemps. L‟Apollo Guidance Computer, développé en 1961 au laboratoire d’instrumentation du Massachusetts Institute of Technology (MIT), est le premier système embarqué. Il était utilisé en temps réel par les astronautes afin de recueillir et de fournir des informations sur le vol, mais aussi pour effectuer des contrôles automatiques de toutes les fonctions de navigation du vaisseau spatial. De nos jours, on retrouve des systèmes embarqués « cachés » dans de nombreux objets de la vie quotidienne : les téléphones portables, les lecteurs MP3, les imprimantes, le GPS, le PDA, les appareils médicaux, les robots, les systèmes de transport, etc.

CATEGORIES

On peut classer les systèmes embarqués en trois catégories : système transformationnel, système interactif et système réactif ou temps réel .

Le système transformationnel

Le système transformationnel est une activité de calcul, ils utilisent des données fournies à l‟initialisation par l‟utilisateur. Ces données, leurs traitements et l‟obtention du résultat n‟ont aucune contrainte de temporelle. Ainsi, les données sont disponibles au lancement et les instants de productions des résultats ne sont pas contraints.

Le système interactif

Le système interactif est en interaction quasi permanente avec son environnement, y compris après l’initialisation du système .La réaction du système est déterminée par les événements reçus et par l’état courant. Dans les systèmes interactifs, les données sont produites par interaction avec l‟environnement sous différentes formes (clavier, fichier, réseaux, souris, etc.). Mais le temps n‟intervient pas en tant que tel si ce n‟est avec un aspect confort de travail ou qualité de service.

Le système réactif ou temps réel (SETR)

Le système Réactif ou Temps Réel (SETR) est en interaction permanente avec son environnement, y compris après l’initialisation du système .La réaction du système est fonction des événements et des réactions passées mais le rythme de l’interaction est déterminé par l’environnement et non par le système. Les systèmes de contrôle-commande ou réactifs qui sont en relation avec l‟environnement physique réel pour les données capteur/actionneur ; l‟aspect « temps » a une place importante sous la forme d‟un temps de réaction, d‟une échéance à respecter, etc. Le SETR est le plus utilisé dans le domaine de la domotique .Ainsi, dans toute la suite nous allons axés notre analyse en se basant sur ce type de système.

a- Architecture
Quelle que soit la nature et la complexité du système, on décompose un système embarqué en système contrôlé et en système de contrôle [2].
b- Le système contrôlé
Le système contrôlé est l‟environnement du système réactif .C‟est un procédé équipé d‟une instrumentation qui réalise l‟interface avec le système de contrôle .

Le système de contrôle 

Le système de contrôle concerne les éléments matériels et logiciels dont la mission est d’agir sur le procédé via les actionneurs en fonction de l’état de ce procédé indiqué par les capteurs de manière maintenir ou à conduire le procédé dans un état donné. Généralement, appelé « architecture matérielle », c‟est l‟ensemble des composants physiques qu‟il est nécessaire d‟ajouter à un processus pour réaliser une application temps réel. Il est constitué d‟un calculateur et des transducteurs.

CARACTERISTIQUES D’UN SYSTEME EMBARQUE

Un système embarqué requiert une multitude d‟exigences.

Exigences fonctionnelles 

Les systèmes embarqués fonctionnent généralement en temps réel. Les opérations de ces systèmes sont faites en réponse à un évènement extérieur. Les opérations doivent avoir lieu dans des délais précis et avant une échéance, afin de garantir le bon fonctionnement du système. Selon l‟application, on distingue deux types de systèmes embarqués. En premier, les systèmes temps réel stricts où le non-respect des échéances peut avoir des conséquences graves sur le fonctionnement du système ou sur son environnement. Ensuite, les systèmes temps réel où le non-respect des échéances ralentit le système sans conséquences graves. Ces systèmes doivent garantir une très haute fiabilité, réagir en cas de panne de l‟un de ses composants, et assurer les besoins de sécurité.

Exigences techniques

Les systèmes embarqués doivent réagir dans des délais connus, garantis et interagir avec leur environnement à une vitesse qui est imposée par ce dernier. L‟exécution des tâches se fait en temps réel. Les systèmes embarqués doivent en général être autonomes, c‟est-à-dire capables de fournir des services sans intervention humaine. Ses critères d‟autonomie s‟appliquent d‟abord sur le démarrage du système du fait de l‟utilisation de mémoire flash et manque de disque dur, et ensuite, sur le fonctionnement du système en entier .L‟autonomie énergétique fait aussi partie des exigences techniques. Les systèmes devraient garantir un minimum de services dans tous les cas en dépit des erreurs éventuelles d‟exécution ou des défaillances possibles du matériel (étanche, choc, etc.).

Exigences économiques 

Les systèmes embarqués doivent garantir la fonctionnalité et la qualité à un coût de construction acceptable (rapport coût/efficacité). Beaucoup de systèmes embarqués sont fabriqués en grande série et doivent avoir des prix de revient extrêmement faibles. Le système embarqué nomade doit être de faible consommation car il est alimenté par des batteries. Une consommation excessive augmente le prix de revient du système embarqué car il faut alors des batteries de plus forte capacité. Dans un marché concurrentiel, il convient d’avoir un système opérationnel le plus rapidement possible pour être le premier sur le marché.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES SYSTEMES EMBARQUES
I – 1 CATEGORIES
I – 1 – 1 Le système transformationnel
I – 1 – 2 Le système interactif
I – 1 – 3 Le système réactif ou temps réel (SETR)
a- Architecture
b- Le système contrôlé
I – 1 – 4 Le système de contrôle
a- Calculateur
b- Transducteurs
I – 2 CARACTERISTIQUES D’UN SYSTEME EMBARQUE
I – 2 – 1 Exigences fonctionnelles
I – 2 – 2 Exigences techniques
I – 2 – 3 Exigences économiques
I – 2 – 4 Contraintes
a- Contrainte au niveau de la taille
b- Contrainte temporelle
c- Contrainte environnementale
d- Contrainte énergétique
I – 3 TACHES
I – 3 – 1 Contraintes
I – 3 – 2 Les différents types de tâches
a- Tâches d’entrées/sorties
b- Tâches de traitement
c- Tâches de gestion de l’interface utilisateur
d- Tâches de communications
e- Tâches de sauvegarde
I – 3 – 3 Les relations entre les tâches
a- Synchronisation
b- Communications
c- Partage de ressources
I – 4 EXEMPLES D’APPLICATIONS DES SETR
I – 4 – 1 Aviation
I – 4 – 2 Automobile
I – 4 – 3 Domotique
CHAPITRE II: L’APPLICATION : DOMOTIQUE
II – 1 INTERETS
II – 1 – 1 Le confort
a- Programmations des activités quotidiennes
b- Automatisation des tâches ménagères
II – 1 – 2 La sécurité
II – 1 – 3 La gestion de l’énergie
II – 1 – 4 La communication à distance
II – 2 MODE DE FONCTIONNEMENT
II – 2 – 1 Architecture
II – 2 – 2 Les actionneurs et les capteurs
II – 2 – 3 La centrale domotique
a- Architecture /Structure
b- Mode de fonctionnement
II – 2 – 4 Modules de transmission
a- Les émetteurs
b- Les récepteurs
c- Lignes de transmission
II – 3 INTERFACE HOME MACHINE
II – 3 – 1 Principe de fonctionnement
II – 3 – 2 Ergonomie de l’interface de contrôle
II – 3 – 3 Les différents types d’interfaces
CHAPITRE III: COMMANDE A DISTANCE D’UNE MAQUETTE DOMOTIQUE VIA UN SMARTPHONE ANDROID
III – 1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU SYSTEME
III – 1 – 1 Traitement des données
a- Collecte et transfert de données
b- Accès à la base de données
III – 1 – 2 Serveur
III – 1 – 3 Communication
a- Protocole http
b- Réseau WiFi
III – 1 – 4 Interfaces de gestion
a- La centrale domotique
b- Le Smartphone
III – 2 PRESENTATION DU PROJET
III – 2 – 1 Outils de conceptions
III – 2 – 2 Besoins fonctionnels
a- Authentification
b- Administration
c- Gestion d’énergie
III – 2 – 3 Environnement logiciel
a- Arduino
b –Android
c -Eclipse
III-3 INTERFACES
III-3-1 Conception de l’application
III-3-2 Présentation de l’application
a. La base de données
b.Serveur Web
c.L’application mobile « i-TranoKinga »
CONCLUSION

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