Aperçu des sections

  • Généralités

  • CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES SYSTEMES PROGRAMMABLES EMBARQUES

    De nos jours on vit un véritable boom technologique dû en particulier à tous les petits systèmes connectés à l'instar des IoT (Internet of Things), WSN (Wireless Sensor Network), M2M (Machine to Machine) ....etc.

    Il s'agit principalement de systèmes programmables embarqués de faibles coûts, tels que les les modules Arduino, et qui sont basés sur le même principe à savoir :

    - Une unité de traitement numérique à l'instar des microcontrôleurs

    - des entrées TOR (Tout Ou Rien) appelés également des DI (Digital Input) permettant de connecter des fins de courses, BP ou Boutons Poussoirs, des interrupteurs de type marche/arrêt, des détecteurs de proximités ...etc

    - des entrées analogiques appelées également AI (Analog Input) pour connecter différents types de capteurs comme par exemple des capteurs de température, de niveau, de pression, de luminosité, de force ...etc

    - des sorties TOR appelées aussi des DO (Digital Output) pour connecter des actionneurs (ou préactionneurs) TOR comme les relais

    - des sorties analogiques appelées également AO (Analog Output) pour connecter des actionneurs analogiques. Les sorties analogiques peuvent être remplacées, dans certains modules programmables comme les arduinos, par des sorties TOR pouvant travailler en MLI (Modulation en Largeur d'Impulsion) appelée en anglais PWM.

    - A tout ceci, on peut associer des unités de transmission sans fils ou filaire en particulier séries. Ce qui permet de rendre le module arduino un véritable objet connecté.

    Le tout est alimenté grâce à une alimentation en tension continue DC appelée aussi PS pour ''Power Supply''

  • CHAPITRE 2 : PROGRAMMATION D'ARDUINO

    Le langage Arduino est très proche du C et du C++. En particulier, utiliser le langage C pour programmer l'Arduino permet généralement de créer des programmes plus petits et davantage optimisés, avec un contrôle plus fin des tâches effectuées. Le C est adopté dans le monde entier pour la programmation de microprocesseurs, car il offre un bon compromis entre l'effort de développement et l'efficacité du programme, mais aussi, en raison de son histoire, il existe des bibliothèques optimisées, une documentation très complète et des manières de résoudre les problèmes.

  • CHAPITRE 3 : TRANSMISSION SERIE PAR ARDUINO

    La communication avec arduino est une phase cruciale dans beaucoup de cas. En effet, lors du téléversement d'un nouveau programme à partir du PC. Ici on utilise une liaison USB mais configurée en communication Série asynchrone (type COM). De même lorsqu'on teste un programme sur arduino et nous souhaitons récupérer certaines données envoyées par arduino vers le PC pour être visualisées voire même affichées sous forme de courbes.

    Mais l'intérêt le plus important de cette communication série est surement la finalité à atteindre lorsqu'on souhaite que la réalisation à base d'un module arduino doit fonctionner comme un noeud capteur sans fil ou encore un objet connecté. Dans ce cas nous devons associer avec arduino un module de transmission sans fil comme par exemple un Bluetooth, un Xbee ou tout autre module RF.  Alors, tous ces modules seront probablement connectés à l'arduino via une liaison série

  • CHAPITRE 4 : AFFICHEURS LCD POUR ARDUINO

    Nous pouvons avoir besoin éventuellement de réaliser un système embarqué à base d'arduino autonome mais avec un affichage de certaines données ou messages transmis par le module arduino.

    Comme son nom l’indique « Liquid Crystal Display », un écran LCD possède des cristaux liquides. En regardant un écran LCD (éteint) on peut voir une grille  formée d'un certain nombre de petits points, par exemple 7 x 5 points,  appelés des pixels ou « Picture Element ». Chaque pixel est un cristal liquide. Lorsque aucun courant ne le traverse, ses molécules sont orientées dans un sens (admettons, 0°). En revanche lorsqu’un courant le traverse, ses molécules vont se tourner dans la même direction (90°). Voilà pour la base.

    Généralement, les écrans LCD disponibles les plus simples sont définies par le nombre de grilles par ligne et aussi le nombre de lignes, exemple LCD 16x2 qui représente alors 16 colonnes et 2 lignes avec un total de 16x2x7x5 = 1120 pixels.

    Mais il existe une grande famille d'afficheurs LCD, on distingue plusieurs catégories :
    - Les afficheurs alphanumériques
    - Les afficheurs graphiques monochromes
    - Les afficheurs graphiques couleur

  • CHAPITRE 5 : TELEMETRIE A ULTRASONS POUR ARDUINO

    Une des applications intéressantes avec arduino est la mesure des distances et la détection des obstacles en utilisant la technologie des ultrasons. Il s'agit alors de réaliser un télémètre à ultrasons. En effet, les ultrasons étant des ondes sonores se propageant sous la forme d'un cône (ils sont peu directifs) et avec une vitesse plutôt constante à savoir la vitesse du son. Ces ondes sonores peuvent se réfléchir sur d'éventuels obstacles et revenir à la source.  Ils font donc de très bons détecteurs d'obstacles à l'instar des sonars.

  • Exemples de projets proposés pour l'année 2020

    SUJETS SUR LA SURVEILLANCE MEDICALE DES PATIENTS A DISTANCE (Arduino + Android)

     

    Tous les sujets portent sur la même thématique à savoir la surveillance de certains paramètres physiologiques pertinents des patients. Ceci en utilisant des équipements à bas prix et un Smartphone pour l’affichage et éventuellement le lancement des alertes et alarmes. Cependant, chaque projet va traiter un ou quelques paramètres physiologiques. A cet effet, tous les projets ont en commun plusieurs équipements identiques (les seules différences sont les capteurs) comme :

     

    • Un arduino (Uno ou plus petit comme le nano)
    • Un module Bluetooth (HC05)
    • Fils pour le câblage et pile d’alimentation de 09V
    • Buzzer
    • Smartphone

  • CHAPITRE 6_MLI AVEC ARDUINO

    Les modules arduino ne disposent pas généralement de sorties analogiques. Pour contourner cette limitation technologique, certaines sorties TOR peuvent travailler en MLI. A cet effet, nous pouvons jouer sur le rapport cyclique des impulsions délivrées au niveau de ces sorties pour obtenir des valeurs moyennes à amplitudes variables entre 0 et 5 VDC. Autrement dit, en connectant un actionneur ou un circuit pouvant jouer le rôle d'un intégrateur (exemple : un moteur, une bobine ou même un filtre passe-bas) nous pourrons convertir cette MLI en un signal analogique entre 0 et 5VDC.

  • CHAPITRE 7 : BLUETOOTH ET ARDUINO

    La communication sans fil, surtout par Bluetooth,  avec des modules arduino est très souvent sollicitée. En effet, dans diverses applications liées aux IoT, aux WSN ou encore aux M2M la communication est l'élément le plus pertinent. Il est donc nécessaire de comprendre ce mécanisme et d'apprendre à configure les modules Bluetooth associés à l'arduino, à l'instar du HC05 et HC06. Ces liaisons peuvent permettre aux modules arduino de communiquer entre eux ou avec un autre équipement tel qu'un smartphone ou un PC doté d'un dongle Bluetooth. C'est une communication point à point avec le principe maitre esclave. Le Bluetooth offre plusieurs avantages mais aussi certaines limitations. Parmi ses avantages la faible consommation énergétique et la simplicité de mise en oeuvre. Mais sa courte portée est peut être la limitation la plus importante de ce type de protocole avec sa bande passante relativement étroite qui limite les débits de transmission. A noter que plusieurs normes Bluetooth ont été proposées notamment Bluetooth 4.0 et Bluetooth 5.0. Cette dernière par rapport à la version précédentes 4.0, offre, une bande passante doublée, une portée jusqu’à 4x plus longue,une taille de paquet transmis de 255 octets contre 31 octets pour le 4.2. Soit 8x plus grande et une réduction du risque d’interférences avec les autres technologies sans-fil telles que le Wifi. Ceci, sans augmenter la consommation d’énergie grâce à son mode Low Energy (LE).

  • CHAPITRE 8 : ARDUINO ET XBEE

    Il s'agit également d'une autre forme de communication sans fil utilisant des modules Xbee. Il s'agit d'un autre protocole qui présente plusieurs avantages par rapport au Bluetooth comme par exemple une portée beaucoup plus importante et d'une topologie multipoints alors que la liaison Bluetooth travaille point à point.

    Seulement, Xbee comme beaucoup d'autre protocoles de communications présente l'inconvénient de ne pas être à faible coût énergétique.

  • CHAPITRE 9 : ARDUINO ET MATLAB

    Le choix académique actuel en matière de logiciel de simulation surtout pour les sciences de l'ingénieur, notamment les télécommunications se porte actuellement sur Matlab. Il convient alors de s'ouvrir aux possibilités actuelles que cette solution logicielle permet à ce jour en matière de communication avec l'extérieur d'autant que la situation évolue de jour en jour. Il existe plusieurs  possibilités d'interfaçage d'arduino avec Matlab/Simulink que nous allons traiter à travers ce cours.