Architecture des systèmes embarqués pour la commande et la supervision

Libellé du cours :	Architecture des systèmes embarqués pour la commande et la supervision
Département d'enseignement :	EEA / Electronique Electrotechnique Automatique
Responsable d'enseignement :	Monsieur ABDOUL-KARIM TOGUYENI
Langue d'enseignement :	Français
Ects potentiels :	4
Grille des résultats :	Grade de A+ à R
Code et libellé (hp) :	G1G2_ED_EEA_ASE - Arch.syst.emb.comm.superv.

Equipe pédagogique

Enseignants : Monsieur ABDOUL-KARIM TOGUYENI / Monsieur ABDELKADER EL KAMEL / Monsieur ALEXANDRE KRUSZEWSKI / Monsieur EMMANUEL DELMOTTE / Monsieur GUILHERME ESPINDOLA WINCK / Monsieur Paul CHAILLOU
Intervenants extérieurs (entreprise, recherche, enseignement secondaire) : divers enseignants vacataires

Résumé

Ce module traite des techniques de mise en place d’une architecture embarquée pour la commande de système. Il est décomposé en 3 parties : Partie 1 : Asservissement numérique des systèmes Cette partie traite de la conception des algorithmes de contrôle des systèmes en vue d’une implémentation sur calculateur. Les méthodes de conceptions présentées permettent de prendre en compte les spécificités de l’implémentation du calculateur i.e. échantillonnage (temps et grandeur), bruits de mesures, capacité de calcul… Partie 2 : Implémentation d’une loi de commande sur calculateur embarqué Un exemple d’architecture matérielle adaptée basée sur un microcontrôleur 16 bits avec cœur DSP intégré. Présentation de ses principales caractéristiques : architecture Harvard, structure pipeline, cœur DSP, mémoire double accès… Présentation et utilisation des périphériques internes utilisés pour l’implémentation d’une loi de commande : timers, gestionnaire d’interruptions, ports d’entrées-sorties, communication synchrone et asynchrone, conversions analogique-numérique et numérique-analogique, … dans le but de développer une application temps réel respectant des contraintes, parfois critiques, de temps de traitement et d’espace mémoire utilisé. Les développements logiciels réalisés sont effectuées en langage C dans un environnement de développement intégrant aussi un simulateur et des fonctionnalités de mise au point, et le code obtenu implanté sur les cartes électroniques conçues et réalisés à EC Lille. Une partie supervision des applications réalisées à l’aide de LabView peut être envisagée. Il est également possible d’aborder les principes et l’utilisation de bus de communication industriels comme le bus CAN, largement utilisé dans des systèmes de contrôle répartis Partie 3 : Architecture des systèmes intelligents Dans cette partie, l’idée est de présenter l’ensemble des composants matériels (hardware) nécessaires pour la mise en œuvre des systèmes intelligents. Cet enseignement permettra de différencier ces composants par rapport à leurs caractéristiques afin de permettre aux étudiants d’identifier quel type de composant matériel utiliser en fonction des contraintes opérationnelles du système à mettre en œuvre.

Objectifs pédagogiques

À l’issue du cours, l’élève sera capable de : - Choisir les composants et l’architecture nécessaire afin de satisfaire les contraintes liées à l’implémentation numérique d’algorithmes de contrôle. - Réaliser à l’aide d’un microcontrôleur un algorithme de contrôle ainsi que toutes les fonctionnalités associées (communication avec les actionneurs, mesures, périodicité) - Concevoir un algorithme de commande permettant de contrôler des systèmes physiques en prenant en compte les spécificités de la méthode d’implémentation.

Objectifs de développement durable

Modalités de contrôle de connaissance

Contrôle Continu
Commentaires: Evaluation des rapports de TEA + évaluation continue des TEP

Ressources en ligne

Exercices corrigés Matlab Fiches notion point de vue théorique (le pourquoi). Fiches notion point de vue ingénieur (le comment on s’en sert).

Pédagogie

Partie I : Asservissement numérique des systèmes Alternance de 2h x 2h Basée sur Matlab pour la partie calculatoire. TEA 2h - Exercices plus simple -> proche d’évaluation n+1 - Découverte d’une nouvelle notion en autonomie (recherche + support fournis) -> questions de cours lors de l’évaluation Séance de présentiel de 2h : - 15min évaluation - 15min correction par les paires - 30min retour sur la théorie découverte en TEA - 60min exercice avec support Matlab Dernière séance TP évalué + DS. Partie II : Implémentation d’une loi de commande sur calculateur embarqué Présentiel de 3h TEA de 1,4 ou 5h selon besoins Un TEA initial servant d’introduction aux microcontrôleurs (principes généraux de fonctionnement, organisation mémoire, représentation des informations sur la base de : · documents fournis sur Moodle · recherches personnelles (Internet, …) Test sur Moodle Un TEA sur les principes des bus de communication série synchrone, et application au bus I2C et au bus SPI à partir de : · documents référencés sur Moodle y compris datasheets de composants I2C et SPI - ceux utilisés à la prochaine séance, notamment - · recherches personnelles Production d’un rapport de synthèse et test sur Moodle Un TEA sur les caractéristiques et sur les principes de fonctionnement des DSP + état du marché à partir de : · documents référencés sur Moodle · recherches personnelles Production d’un rapport de synthèse et test sur Moodle Les autres séances sont au format 3h TEP + 1h TEA : présentation d’éléments de cours et mise en œuvre directe sur matériel, apprentissage de lecture et d’analyse de documentation technique (datasheet), plus 1h en autonomie pour finaliser les exercices à traiter Partie III : Architecture des systèmes intelligents TEP : Théorie : étude de la maquette du train 8h par groupe de 32 étudiants + 8h par groupe de 16 étudiants 1 visite salle du train, salle avec vidéo, salle info. TEA : étude de cas matériel avec des composants à assembler (FPGA, microC, microPC, logique…) mis à disposition.

Séquencement / modalités d'apprentissage

Nombre d'heures en CM (Cours Magistraux) :	22
Nombre d'heures en TD (Travaux Dirigés) :	10
Nombre d'heures en TP (Travaux Pratiques) :	16
Nombre d'heures en Séminaire :	0
Nombre d'heures en Demi-séminaire :	0
Nombre d'heures élèves en TEA (Travail En Autonomie) :	24
Nombre d'heures élèves en TNE (Travail Non Encadré) :	0
Nombre d'heures en CB (Contrôle Bloqué) :	0
Nombre d'heures élèves en PER (Travail PERsonnel) :	0
Nombre d'heures en Heures Projets :	0

Pré-requis

Nombre maximum d'inscrits

64

Remarques