Informatique Embarquée (IE) - Semestre 2

📋 Description du cours

Introduction à la programmation de microcontrôleurs et aux systèmes embarqués. Ce cours couvre la programmation bas niveau, la gestion des périphériques et les concepts de systèmes temps réel.

🎯 Objectifs pédagogiques

• Comprendre l’architecture des microcontrôleurs
• Programmer des microcontrôleurs en C embarqué
• Gérer les périphériques (GPIO, timers, ADC, UART, etc.)
• Appréhender les contraintes des systèmes embarqués
• Développer des applications temps réel simples

📚 Contenu du cours

Architecture des microcontrôleurs

• Architecture Harvard vs Von Neumann
• CPU, mémoires (Flash, RAM, EEPROM)
• Bus et périphériques
• Registres et espace mémoire
• Modes de fonctionnement et économie d’énergie

Programmation C embarqué

• Différences avec le C standard
• Types de données et optimisation
• Accès aux registres matériels
• Pointeurs et adressage direct
• Volatilité et optimisation du compilateur
• Gestion de la mémoire limitée

Périphériques de base

GPIO (General Purpose Input/Output)

• Configuration des broches
• Lecture d’entrées (boutons, capteurs TOR)
• Commande de sorties (LED, relais)
• Interruptions externes

Timers/Compteurs

• Timers de base
• PWM (Modulation de Largeur d’Impulsion)
• Génération de bases de temps
• Capture et comparaison

Convertisseurs ADC

• Principe de conversion analogique-numérique
• Configuration et utilisation
• Résolution et échantillonnage
• Lecture de capteurs analogiques

Communications série

• UART/USART (RS232)
• Configuration et utilisation
• Communication avec PC
• Protocoles simples

Systèmes temps réel

• Contraintes temporelles
• Ordonnancement de tâches
• Interruptions et priorités
• Introduction aux RTOS (Real-Time Operating System)
• Gestion de l’énergie

🛠️ Plateformes utilisées

Microcontrôleurs

• Arduino (ATmega328P) : Plateforme d’apprentissage
• STM32 : Microcontrôleurs ARM professionnels
• PIC : Microchip (selon disponibilité)

Environnements de développement

• Arduino IDE : Développement rapide
• STM32CubeIDE : Développement professionnel STM32
• MPLAB X : Pour microcontrôleurs PIC
• Keil µVision : IDE professionnel ARM

🎯 Projets pratiques

Mini-projets guidés

• Clignotement de LED et gestion de boutons
• Génération de PWM pour variation de luminosité
• Lecture de capteurs analogiques (température, lumière)
• Communication série et affichage sur PC
• Gestion d’afficheur LCD

Projet intégratif

Réalisation d’un système embarqué complet intégrant :

• Acquisition de données (capteurs)
• Traitement et décision
• Actionnement (moteurs, relais)
• Interface utilisateur (boutons, écran)
• Communication (série, sans fil)

🔧 Outils de développement

Logiciels

• Compilateurs C (GCC, Keil, XC)
• Debuggers (GDB, JTAG, SWD)
• Outils de programmation
• Moniteurs série (PuTTY, Tera Term)

Matériel

• Cartes de développement
• Programmateurs/Debuggers (ST-Link, JTAG)
• Oscilloscope logique
• Multimètre

📊 Évaluation

• Travaux pratiques (40%)
• Projet embarqué (30%)
• Examen théorique (20%)
• Examen pratique (10%)

🔗 Liens avec d’autres cours

• Programmation S1 : Bases du C
• SIN : Logique numérique et architecture
• SE : Concepts de systèmes d’exploitation
• ER : Interface électronique/informatique

💡 Compétences développées

• Programmation bas niveau
• Débogage de systèmes embarqués
• Lecture de documentation technique (datasheets)
• Gestion des contraintes matérielles
• Optimisation de code
• Tests et validation de systèmes embarqués

📖 Ressources

• Datasheets des microcontrôleurs
• Manuels de référence (Reference Manual, Programming Manual)
• Forums et communautés (Arduino, STM32, etc.)
• Exemples de code et bibliothèques

⚠️ Bonnes pratiques

• Toujours consulter la datasheet
• Initialiser correctement les périphériques
• Gérer les cas d’erreur
• Déboguer méthodiquement
• Commenter le code matériel
• Vérifier les contraintes de timing