Systèmes Embarqués communicants avancés

Systèmes Embarqués communicants avancés EMB4202

Enseignant:

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Durée totale du cours: 45 H

Option concernée :

Semestre : 4

Nombre de crédits : 3

Modules spécialisés	Modules de base	Sciences et techniques de l'ingénierie	Préparation à la carrière professionnelle
		X

Nombre d’heures		Activités hors classe
22.5		18
cours	TD		TP
22.5			22.5

 

Code

EMB4202

Systèmes Embarqués avancés communicants

Volume Horaire  : 1 h 30 de  Cours intégrés + 1h:30 Travaux pratiques  et 1 h 30  de projets (par semaine)

Objectifs :

Ce cours a pour objectif de fournir aux étudiants des connaissances approfondies sur les concepts, les technologies et les techniques avancées liées aux systèmes embarqués en mettant l'accent sur les applications dans le domaine des télécommunications. Les étudiants seront capables de concevoir, de développer et de gérer des systèmes embarqués complexes, en particulier dans le contexte des télécommunications.

Sujets couverts :

Semaine 1-2: Introduction aux Systèmes Embarqués Communicants

• Définitions et concepts fondamentaux des systèmes embarqués communicants
• Architecture matérielle et logicielle des systèmes embarqués
• Protocoles de communication pour les systèmes embarqués

Semaine 3-4: Microcontrôleurs et Systèmes sur Puce (SoC)

• Étude avancée des microcontrôleurs et SoC
• Programmation embarquée avancée
• Interfaces matérielles et périphériques

Semaine 5-6: Systèmes d'Exploitation Temps Réel (RTOS)

• Fonctionnement des RTOS et gestion des tâches
• Ordonnancement et synchronisation
• Gestion des interruptions et des ressources

Semaine 7-8: Réseaux de Communication pour les Systèmes Embarqués

• Protocoles de communication (UART, SPI, I2C, etc.)
• Protocoles réseau (Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, etc.)
• Sécurité des communications

Semaine 9-10: Systèmes Embarqués et IoT (Internet des Objets)

• Architecture IoT et protocoles de communication (MQTT, CoAP, etc.)
• Intégration des capteurs et actionneurs dans les systèmes embarqués
• Cas d'étude et projets IoT

Semaine 11-12: Conception et Développement de Projets en Systèmes Embarqués

• Méthodologies de conception matérielle et logicielle
• Outils de développement et debuggers
• Études de cas et projets pratiques

Semaine 13-16: Travaux Pratiques et Projets

• Projets Pratiques et Études de Cas
• Conception, développement et débogage d'un projet embarqué.
• Analyse d'études de cas réels de systèmes embarqués dans les télécommunications.
• Présentation des projets aux pairs et aux enseignants.

Méthodes d’enseignement et d’apprentissage

Enseignement frontal (magistral) avec des exemples à résoudre en commun. Exercices théoriques et études de cas (présentation et discussion). Apprentissage mixte et classe inversée MOOC & Google Classroom

Connaissances et compétences pré-requises

Aucune

Références bibliographiques

Un support de cours de l’enseignant sera disponible.

Référence :

Lee, E. A., & Seshia, S. A. (2011). Introduction to Embedded Systems: A Cyber-Physical Systems Approach. Valvano, J. W. (2012). Embedded Systems: Introduction to Arm Cortex-M Microcontrollers. Yiu, J. (2016). The Definitive Guide to ARM Cortex-M3 and Cortex-M4 Processors.

1. "Embedded Systems: Architecture, Programming and Design" par Raj Kamal
   • Un livre complet sur les systèmes embarqués, couvrant l'architecture, la programmation et la conception.
2. "Embedded Systems Design: An Introduction to Processes, Tools, and Techniques" par Arnold S. Berger
   • Une référence sur la conception des systèmes embarqués, en mettant l'accent sur les processus et les outils.
3. "Embedded Systems: Real-Time Operating Systems for Arm Cortex M Microcontrollers" par Jonathan W. Valvano
   • Un livre axé sur les systèmes embarqués en temps réel avec des microcontrôleurs Arm Cortex-M.
4. "Real-Time Concepts for Embedded Systems" par Qing Li et Caroline Yao
   • Un livre qui explique les concepts essentiels des systèmes embarqués en temps réel.
5. "Embedded Linux Primer: A Practical Real-World Approach" par Christopher Hallinan
   • Une ressource précieuse pour comprendre l'utilisation de Linux dans les systèmes embarqués.
6. "Wireless Communications: Principles and Practice" par Theodore S. Rappaport
   • Une référence majeure couvrant les principes fondamentaux des communications sans fil, utile pour les aspects communicants des systèmes embarqués.
7. "Introduction to Embedded Systems" par Edward Ashford Lee et Sanjit Arunkumar Seshia
   • Un livre d'introduction aux concepts clés des systèmes embarqués.
8. "RTOS Programming" par V. K. Pachghare
   • Un ouvrage sur la programmation des systèmes embarqués en temps réel.
9. "Communication Systems Engineering" par John G. Proakis et Masoud Salehi
   • Un livre de référence pour comprendre les concepts de base des systèmes de communication.

• Articles de recherche provenant de conférences et de revues spécialisées dans les domaines des systèmes embarqués, des communications sans fil et des technologies de télécommunication.

Modalité d’évaluation

40% Contrôle continu (TP noté, Test, Assiduité, Devoir surveillé, travaux non présentiel, …) 60% Examen semestriel L'évaluation se fera à travers des examens écrits pour évaluer la compréhension théorique des concepts, ainsi que par des projets pratiques et des présentations liées aux projets. Les étudiants devront également soumettre des rapports sur les projets pratiques réalisés.

Résultats d'apprentissage :

A l'issue de ce cours, l'apprenant aura les compétences suivantes :

1. Compréhension des Architectures Avancées :

Connaissance approfondie des architectures multiprocesseurs et multicœurs. Compréhension des avantages et des limites des différentes architectures pour des applications spécifiques.

2. Programmation Avancée :

Capacité à programmer en langages adaptés aux systèmes embarqués tels que C, C++ et Python. Compétence en optimisation de code pour la performance et la consommation d'énergie. Maîtrise de la programmation temps réel et basse consommation.

3. Gestion des Interfaces et des Périphériques :

Conception et configuration d'interfaces de communication comme SPI, I2C, UART. Capacité à intégrer des capteurs et des actionneurs dans les systèmes embarqués. Gestion des entrées/sorties (GPIO) pour contrôler les interactions matérielles.

4. Maîtrise des Systèmes d'Exploitation Embarqués :

Connaissance approfondie des rôles et des caractéristiques des systèmes d'exploitation embarqués. Compétence en planification de tâches et en ordonnancement en temps réel. Compréhension de la sécurité et de l'isolation dans les systèmes d'exploitation embarqués.

5. Développement de Pilotes de Périphériques :

Capacité à développer des pilotes de périphériques pour interagir avec le matériel. Connaissance des mécanismes de communication entre les pilotes et l'espace utilisateur. Compétence en débogage et en optimisation des pilotes.

6. Conception de Projets Pratiques :

Capacité à concevoir, développer et déboguer des projets embarqués complexes. Compétence en analyse de cas réels et en application des concepts étudiés. Présentation efficace des projets et des résultats.

7. Résolution de Problèmes et Analyse Critique :

Capacité à analyser et à résoudre des problèmes complexes liés aux systèmes embarqués. Esprit critique pour évaluer les performances, la consommation d'énergie et les aspects de sécurité.

8. Travail en Équipe et Communication :

Collaboration au sein d'équipes de projet pour la conception et le développement. Capacité à communiquer efficacement les résultats, les solutions et les problèmes.

9. 9. Adaptation aux Évolutions Technologiques :

Capacité à suivre et à s'adapter aux évolutions rapides des technologies embarquées. Conscience des tendances actuelles et futures dans le domaine des systèmes embarqués.