Sujets Spéciaux en Informatique II Introduction aux Systèmes Embarqués Sujets Spéciaux en Informatique II PIF6004

Systèmes Embarqués Notre vie de tout les jours comportent des appareils munis de circuits imprimés IC, contrôlés par un CPU, mémoire, programmes Télévision, Centre de divertissement, Automobiles, Irrigation, MP3/MP4, cell phones, GPS, Micro-onde, système d’alarme de maison, thermostats, Routeurs (Network), consoles de jeux Machines dédiées contiennent des ordinateurs Manufacturier, mesure, sensing, Machines ATM, guichets automatiques Instruments Médicaux, Avions, Satellites, Need to know: Hardware Software

Systèmes embarqués Un système dédié comme un téléphone cellulaire, Possède un CPU, de la mémoire et des programmes contrôlant principalement des dispositifs matériels (GPS, gyroscope …) Les programmes sont pré-installés et difficilement modifiables Possède généralement, peu de puissance de processing, d’énergie électrique, d’espace mémoire Possède de l’“intelligence” Peut être configuré, personnalisé, “programmé” Need to know: Computer Architecture

Architecture Output device (screen) Memory program CPU Input device (keyboard) Sensors to measure physical values Actuators to control physical devices bus Permanent Memory Need to know: Digital Logic, Electrical Circuits, Computer Architecture

Exemple de dispositif (Seven Segment Display) Display Controller Counter Clock 0000 0001 0010 0011 0100 …..

Routeur DSL (Digital Subscriber Line) 5. JTAG (Joint Test Action Group) test and programming port. 6. RAM, a single ESMT M12L64164A 8 MB chip. 7. Flash memory, obscured by sticker. 8. Power supply regulator. 9. Main power supply fuse. 10. Power connector. 11. Reset button. 12. Quartz crystal. 13. Ethernet port. 14. Ethernet transformer, Delta LF8505. 15. KS8721B Ethernet PHY transmitter receiver. 16. USB port. 17. Telephone (RJ11) port. 18. Telephone connector fuses. Netgear DG632 ADSL Modem/router. 1. Telephone decoupling electronics (for ADSL). 2. Multicolor LED (displaying network status). 3. Single color LED (displaying USB status). 4. Main processor, a TNETD7300GDU, a member of Texas Instruments' AR7 product line.

MP3/MP4 player Importante mémoire “flash” pour emmagasiner les chansons Signaux audio stockés sous forme digitales, et ensuite compressés en format MP3/MP4 Le CPU exécute les programmes logés en RAM Décompressions des signaux audio pour générer les signaux bruts (“raw digital audio”) Input du user (sélection du fichier, bouton d’exécution) L’information affichée sur l’écran Convertisseur Digital-Analog génèrent les ondes sonores digitalisées sous forme analogues vers les haut-parleurs Need to know: Software Algorithms, Device Drivers and programming

Navigateur GPS Système complexe avec plusieurs composants GPS Radio GPS signal processor Base de données de Maps CPU contrôlant l’affichage, calcule des routes, localisations, points d’intérêt Video image processor contrôlant l’affichage à l’écran Peut contenir plusieurs différents CPUs dans un seul système

GPS Radio Réception des signaux de plusieurs satellites, conversion RF en signaux digitaux Séparé pour chaque satellite A set of at least 24 Medium Earth Orbit satellites that transmit precise microwave signals, A GPS receiver can determine its location, speed, direction, and time. Radio receiver circuitry Signals (digital) from each satellite on separate wires

GPS signal processor Corrélations des signaux satellite Calcule des différences de timing “triangulation” pour déduire la localisation GPS data processor Current location in latitude and longitude Need to know: Radio, Signal processing, Algorithms

GPS Navigator Le GUI – affiche la localisation sur une map et aussi des informations utiles GPS Computer Display Processor MAP database Touch Sensor Need to know: Computer Graphics, Graph Theory

Cellulaire (base) Radio Multi-channel (transmission/réception) Processeur Digital pour le traitement CDMA ou TDMA GSM est TDMA – chaque personne communique dans une bande pré-assigné d’un canal (bande passante multiplexée) CDMA est une méthode de modulation complexe Matériel d’Encryption/Décryption Multiplexage de canaux Contrôle de la puissance de transmission Conversion Analogue/digitale/RF Affichage, phone book et autres fonctions électroniques Need to know: Radio Modulation, Digital Signal Processing

Ordinateurs d’Automobiles Ordinateur de contrôle du moteur Diagnostics avancés Simplification de la construction et design des automobiles Réduction du nombre de fils Nouvelles fonctionnalités de sécurité Nouvelles fonctionnalités de confort Need to know: Control Systems, Electrical Circuits, Real Time Control

Engine Control Computer (ECU) Lecture des senseurs (température, position des pédales, échappement) et contrôle de la synchronisation entre l’injection d’essence et l’allumage Contrôle le ventillateur de moteur et autres actuateurs Gère le CAN (Communication Area Networking) commun dans les automibiles. Interface avec les contrôles du climat et des autres passagers Donne des diagnostics Need to know: Real Time Operating Systems

Autres ordinateurs dans une automobiles Autres processeurs: Système ABS Contrôle du Climat Contrôle de Cruise Radio Tableau de bord Portes Automatiques, lumières Automobiles comportent des réseaux qui simplifient les interconnexions.

Interconnexions simplifiées OLD NEW Switches + signal encoders Lamps + signal decoders L A M P S S WI T C H E S One wire runs all over the vehicle and carries power and signal Many connecting wires

Réseau dans une automobile Pour interconnecter les différents systèmes dans une automibiles, un réseau standardisé et utilisé comme: Par exemple: CAN 2.0 Fonctions Communication entre les sous-systèmes Reduction des fils Multiplexing standard Adressage Réseau Réseaux multiples Need to know: Computer Networking