acquérir traiter communiquer
Chaine d'énergie :
EXÉCUTER
Chaine d'information :
DÉCIDER Systèmes embarqués
Systèmes embarqués
Un système embarqué n'a pas besoin de l'intervention de l'Homme pendant son fonctionnement : on dit qu'il « fonctionne tout seul » pour obtenir le comportement attendu. Il a donc besoin d'énergie et d'informations pour agir.
Exemple : un portail automatisé, un robot, un distributeur de boisson, ...
Le système embarqué est constitué de deux parties :
Algorithme et Programme
Algorithme et Programme : : séquences d’instructionsséquences d’instructions
Un programme informatique est une suite d'instructions déterminées par l'Informaticien pour répondre à un problème (jeux, application, système réel, …). Il est mis au point, testé puis corrigé avant d'être mémorisé puis traité par un microcontrôleur.
Un programme peut être exprimé sous différentes formes : Langage naturel ou
Algorithme
Logigramme ou
Langage graphique Code
Allumer la DEL entrée 2 Attendre 1 seconde Eteindre la DEL entrée 2 Attendre 1 seconde Allumer la DEL entrée 2 Attendre 1 seconde Eteindre la DEL entrée 2 Attendre 1 seconde ...
void setup(){
pinMode(2,OUTPUT);
digitalWrite(2,1);
delay(1000*1);
pinMode(2,OUTPUT);
digitalWrite(2,0);
delay(1000*1);
pinMode(2,OUTPUT);
digitalWrite(2,1);
delay(1000*1);
pinMode(2,OUTPUT);
digitalWrite(2,0);
delay(1000*1);}
Ces différentes formes de programmes servent à faciliter le travail du programmeur. Elles seront ensuite traduites en langage compréhensible par le microcontrôleur, « 0 » et « 1 » : le code binaire.
C'est dans la chaîne d'information que les instructions sont traitées.
Exemple de carte électronique capable de réaliser un traitement
Informations acquises
Information traitée et ordres envoyés à la chaîne d'énergie
Informations Ordres
Partie commande
Partie opérative
(scratch) Python par exemple
Variable informatique Variable informatique
Une variable est une donnée (information) associée à un nom. Elle est mémorisée et elle peut changer dans le temps, lors de l'exécution du programme.
Exemple : timer
Exemple : score et meilleur score pour un jeu
Boucles Boucles
Lorsque des instructions sont répétées, on utilise des boucles pour optimiser le programme.
Exemple de boucles : TANT QUE, JUSQU'À, REPETER …
Il est possible d'imbriquer plusieurs boucles les unes dans les autres pour répondre au problème.
Exemple Diode clignote 10 fois Déclenchement d’une action par un événement, instructions conditionnelles Déclenchement d’une action par un événement, instructions conditionnelles
L'enchaînement des opérations et le déclenchement d'actions se fait toujours par un événement : - interne au programme (début programme, variable, ...)
- externe au programme (capteur, touche du clavier, ...) On écrit l'algorithme sous
la forme de « blocs » : SI ...
ALORS ...
SINON ...
Sous-Programme Sous-Programme
Les sous-programmes sont des modules de programmation indépendants répondant à des sous- problèmes du programme principal.
Exemple 1: Dialogue entre 2 personnages
Sous-Problème 1 : Faire parler Chat Sous-Problème 2 : Faire parler Pico
Exemple 2 : Programmation d'un portail coulissant automatique
(cf les sous-programmes dans RobotProg en 4e)
traiter acquerir
communiquer Grandeur physique
alimenter distribuer convertir transmettre Agir
(Actionneur)
Homme Machine
Interface Homme
Machine Capteur
Capteur
Les capteurs mesurent une grandeur physique (présence, position,température, lumière, …) et la convertissent en information électrique. Ils rendent compte de l’état du système à un moment donné.
L’information est délivrée sous la forme d'un signal qui sera exploité par la chaîne d'information.
scanner modem lecteur
magnétique
carte son capteur de T°C
capteur de luminosité
contact de porte
détecteur de présence
contact de position
capteur éolien
Actionneur Actionneur
Un actionneur est un élément de la chaîne d'énergie qui produit une action (mouvement, bruit, lumière, …) après un événement de la chaîne d'information.
Interface Interface
La chaîne d’information communique à travers des interfaces qui sont des dispositifs de communication. Il y a deux sortes d’interfaces :
Information acquise et convertie pour traitement
État initial
État final Ordres de la chaîne
d'information
Interrupteur électronique
INTERFACE
Appareils incluants des capteurs
Téléphone
Forme du signal Forme du signal
Un signal est une information électrique qui varie dans le temps, porteur d'informations.
Deux valeurs possibles Un grand nombre de valeurs possibles
Signal Logique Signal Analogique Signal Numérique Un signal est dit logique si la
grandeur de l’information ne peut prendre que deux valeurs : « tout ou rien ». « 0 ou 1 »
Un signal est analogique si la grandeur de l'information peut varier dans le temps (infinité de valeurs)
Un signal numérique se compose d'une suite d'informations logiques « 0 » et « 1 » qui représentent des nombres. Il résulte souvent du codage d'un signal analogique : c'est la numérisation.
Contact électrique ouvert ou fermé, lampe allumée ou éteinte
Température, Vitesse, Pression, ... La valeur 00101110 représente le nombre 46 en décimal
Ex : Contact de position, de présence ... Ex: Capteur de température, de luminosité ... Ex : Scanner, Modem, ...
Transmission du signal Transmission du signal
Pour être transmis, un signal a besoin d'un « support » :
Signal Illustration Support Besoin Portée du signal
Avec conducteur Signal électrique
Le cuivre pour les câbles électriques (sous forme de pistes dans les circuits électroniques)
Solution la moins coûteuse : souris informatique filaire, cordon de guitare électrique, téléphone filaire fixe, ADSL...
Plusieurs km avec forte atténuation.
Signal
lumineux Le verre en fibre optique
Solution qui permet d'avoir un bon débit d'information et peu de perte sur la distance : Internet par fibre optique...
Plusieurs km avec faible atténuation.
Sans conducteur
Signal électrique
Membrane pour les haut-parleurs
Ondes radio, Wifi ou Bluetooth
Air, matériaux,…
Solution sans fil ou pour traverser des obstacles : satellites de télécommunica- tions, téléphones portables, commande de porte de garage...
De quelques mètres à plusieurs km (en fonction de la puissance du signal).
Faisceaux lumineux
Lumière infra rouge
Lumière visible
Solution pour de petites distances et en l’absence d’obstacle : télécommande...
Technologie de communication sans fil basée sur l'utilisation de la lumière visible.
Jusqu'à 10m.
