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SIGNATURES




Signature Encadreur
ESPRITEC

Signature
Département de
langue
Robot à base d’Android



DEDICACES




Je dédie ce travail en témoignage de mon profond respect, mon grand amour et toute ma
gratitude à :

Mes chers parents,
Tous les membres de ma famille,
Et tous mes amis.




                                                 Houssem Eddine LASSOUED
                                                                                          i
                                                                              Dédicaces
Robot à base d’Android



REMERCIEMENTS



C’est avec un grand plaisir que je tiens tout d’abord à         exprimer toute ma
reconnaissance à mon cher encadrant à ESPRIT : Mr Imed AMRI, pour l'attention
qu'il a apportée à mon projet tout au long de ses divers stades allant de l’idée à la
réalisation et pour ces précieux conseils.


Je veux aussi, adresser mes remerciements à tous les membres de l’équipe ‘’ESPRIT
MOBILE‘’ Sana, Salma, Wael, Hamza et Karray pour leurs soutien, appui et
encouragement.


Je suis redevable à tous mes enseignants d’ESPRIT pour leurs efforts qui ont guidé
mes pas tout au long de mes études universitaires.


Que tous ceux qui m'ont soutenu de près ou de loin, trouvent dans ce travail
l’expression de ma reconnaissance infinie.


Je tiens enfin, à exprimer l'honneur que me font les membres du jury pour avoir
accepté de me prêter leur attention et évaluer mon travail.


                                                                                  ii
                                                                     Remerciements
Robot à base d’Android



RESUM


Le travail présenté dans ce rapport, qui a été effectué au sein d’ESPRITEC, entre dans le
cadre du projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme national d’ingénieur en
télécommunication. Il concerne la conception et la réalisation d’un ROBOT à base d’Android.

Ce ROBOT assure un ensemble de fonctionnalités tels que l’exploration des milieux
quotidiens, dangereux et inaccessibles, il assure la sécurité dans les milieux industriels, par la
détection d’obstacles, détection de fuite de gaz, envoi d’alerte, par plusieurs moyens.

Mots-clés: Android, Robot, Embarqué, IOIO, capteurs




ABSTRACT
The work presented in this report, which was performed within ESPRITEC, is part of the
graduation project for the National Diploma in telecom engineering, it concern the design
and implementation of an Android Based ROBOT.

This ROBOT ensures a variety of features such as the exploration of daily zones, dangerous
and inaccessible; it provides security in industrial sectors, obstacle detection, detection of
gas leakage, sending alarm by several methods

Keywords: Android, Robot, Embedded, IOIO, sensors.




                                                                                             iii
                                                                                        Résumé
Robot à base d’Android



TABLE DES MATIERES



 SIGNATURES .................................................................................................... i
 DEDICACES ...................................................................................................... i
 REMERCIEMENTS ........................................................................................... ii
 RESUM ........................................................................................................ iii
 TABLE DES MATIERES .................................................................................... iv
 LISTE DES FIGURES ....................................................................................... viii
 LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................... x
 INTRODUCTION GENERALE ............................................................................ 1
 1. PRESENTATION GENERALE ......................................................................... 3
Introduction ............................................................................................................................ 3
I.         Contexte du projet .......................................................................................................... 3
II.        Présentation de l’Organisme d’Accueil ........................................................................... 3
III.          Problématique du projet ............................................................................................. 4
IV.           Solution proposée........................................................................................................ 5
Conclusion .............................................................................................................................. 5
 2. ETAT DE L’ART ............................................................................................ 6
Introduction ............................................................................................................................ 6
I.         Présentation des Solutions Existantes ............................................................................ 6
      Choix de la solution ............................................................................................................. 7
      Avantages de la carte IOIO.................................................................................................. 8
II.        La Carte IOIO ................................................................................................................... 9
      1.      Présentation ................................................................................................................ 9
      2.      Caractéristiques Techniques et capacités ................................................................. 10
      3.      Plateforme de développement ................................................................................. 11

                                                                                                                                 iv
                                                                                                                Table des matières
Robot à base d’Android

Conclusion ............................................................................................................................ 13
 3. SPECIFICATIONS ET ANALYSE DES BESOINS .............................................. 14
Introduction .......................................................................................................................... 14
I.         Gestion du projet ........................................................................................................ 14
      1.      Approche Agile vs. Séquentielle ............................................................................ 15
      2.      Choix de méthodologie .......................................................................................... 16
      1.      Adaptative Software Development (ASD) ............................................................ 16
      2.      Dynamic Software Development Method (DSDM)............................................. 16
      3.      eXtreme Programming (XP) ................................................................................... 16
      4.      Rapid Application Development (RAD) ................................................................ 17
      5.      Scrum ........................................................................................................................ 17
      3.      Choix de la méthodologie : Mobile D .................................................................. 17
II.        Identification des acteurs .............................................................................................. 19
III.          Spécification fonctionnelle ........................................................................................ 19
      1.      Vision du produit ....................................................................................................... 19
      2.      Besoin fonctionnels ................................................................................................. 20
      3.      Besoin non fonctionnels ......................................................................................... 20
      4.      Cas d’utilisation généraux ......................................................................................... 21
IV.           Cas d’utilisations Détaillés ...................................................................................... 23
      1.      Le 1er Cas- Explorer un lieu .................................................................................... 23
      2.      Le 2ème Cas- Récupérer le Streaming Vidéo ........................................................ 24
      3.      Le 3ème Cas- Détecter un obstacle ........................................................................ 25
      4.      Le 4ème Cas- Détecter une fuite de gaz ................................................................ 26
      5.      Le 5ème Cas- Récupérer l’état du ROBOT.............................................................. 27
V. Diagramme de séquence système ............................................................................ 28
VI.           Diagrammes de Séquence détaillés...................................................................... 29
      1.      Diagramme de séquence 1– Déplacer le ROBOT ............................................... 29
      2.      Diagramme de séquence 2– Surveiller un lieu .................................................... 30
      3.      Diagramme de séquence 3– Détecter un Obstacle ............................................ 31
      4.      Diag.de séquence 4 – Détecter une fuite de Gaz .............................................. 32

                                                                                                                                  v
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Robot à base d’Android

VII.          Maquettes ................................................................................................................. 33
Conclusion ............................................................................................................................ 35
 4. CONCEPTION ............................................................................................ 36
Introduction ........................................................................................................................ 36
I.         Diagramme de séquence objets ............................................................................... 36
II.        Diagramme d’activités................................................................................................... 37
III.          Diagramme de Classe ................................................................................................ 38
Conclusion ........................................................................................................................... 39

 5. REALISATION ............................................................................................ 40
Introduction .......................................................................................................................... 40
I.         Réalisation Logicielle .................................................................................................. 40
      1.      Environnement de travail .......................................................................................... 40
II.        Réalisation Matérielle ................................................................................................... 48
      1.      Environnement de travail ....................................................................................... 48
      3.      Construction matérielle .......................................................................................... 53
      4.      Estimation du coût .................................................................................................. 55
      5.      Produit final .............................................................................................................. 56
      a.      Montage électronique Fritzing .................................................................................. 56
      b.      Album Photos ............................................................................................................ 57
III.          Défis relevés............................................................................................................... 58
IV.           Perspective & Evolution ............................................................................................ 58
V.         Chronogramme ............................................................................................................. 59
 CONCLUSION GENERALE .............................................................................. 60
 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................ 61
 ANNEXE ........................................................................................................ 62
OpenAccessory et ADK ...................................................................................................... 62
      OpenAccessory.................................................................................................................. 62
      ADK .................................................................................................................................... 62
Spécification Huawei Gaga U8180 ................................................................................... 63
Capteur Ultrason – Dossier Technique ............................................................................ 64


                                                                                                                                   vi
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Robot à base d’Android


Motor Driver TB6612FNG .................................................................................................. 68
Capteur de Gaz (MQ5) ....................................................................................................... 72
1er Article sur Tunandroid.com ........................................................................................ 73
Participation à TUNIROBOTS2012 et premier prix ........................................................ 75
Participation à ComNet’2012 Supcom à Hammmet .................................................... 77
Participation à Droidcon Tunis 2012 (cité des sciences) ............................................... 78




                                                                                                                    vii
                                                                                                   Table des matières
Robot à base d’Android



LISTE DES FIGURES



Figure 1 - Android@Home ......................................................................................................... 1
Figure 2 - Logo ESPRIT Mobile .................................................................................................... 3
Figure 3 - Différents environnement du projet ......................................................................... 4
Figure 4 - ADK de Google............................................................................................................ 6
Figure 5 - Arduino Mega2560..................................................................................................... 7
Figure 6 - IOIO – Logo officiel ..................................................................................................... 9
Figure 7 - IOIO – Distributeur Sparkfun ...................................................................................... 9
Figure 8 - Montage de la carte IOIO ......................................................................................... 10
Figure 9 - Carte IOIO ................................................................................................................. 10
Figure 10 - Classification des Pins ............................................................................................ 11
Figure 11 - Montage de l'exemple Démo ................................................................................. 13
Figure 12 - Interface de l'application Démo ............................................................................. 13
Figure 14 - Cas d’utilisation généraux du projet ..................................................................... 21
Figure 15 – Cas d’utilisation - Explorer un lieu ......................................................................... 23
Figure 16 - cas d'utilisation - Récupérer le Streaming Vidéo ................................................... 24
Figure 17 - Cas d'utilisation – Détecter un obstacle ................................................................ 25
Figure 18 - Cas d'utilisation - Détecter une fuite de gaz .......................................................... 26
Figure 19 - Cas d'utilisation - Récupérer l’état du ROBOT ....................................................... 27
Figure 20 - Diagramme de séquence système ......................................................................... 28
Figure 21 - Diagramme de séquence – Déplacer le ROBOT ..................................................... 29
Figure 22 - Diagramme de séquence – Surveiller un lieu ........................................................ 30
Figure 23 - Diagramme de séquence – Détecter un Obstacle ................................................. 31
Figure 24 - Diagramme de séquence – Détecter une fuite de Gaz ......................................... 32
Figure 25 - Maquette du ROBOT .............................................................................................. 33
Figure 26 - Maquette de l’interface principale de l’application de commande ..................... 34
Figure 27 - Diagramme de séquence objets............................................................................. 36
Figure 28 - Diagramme d'activités............................................................................................ 37
Figure 29 - Diagramme de Classe ............................................................................................. 38
Figure 30 - Logo Eclipse ............................................................................................................ 40
Figure 31 - Logo Fritzing ........................................................................................................... 41
Figure 32 - Logo Photoshop...................................................................................................... 41
Figure 33 - Logo GIT.................................................................................................................. 41
Figure 34 - Dropbox logo .......................................................................................................... 41


                                                                                                                                viii
                                                                                                                 Liste des figures
Robot à base d’Android

Figure 35 - Interface de connexion .......................................................................................... 42
Figure 36 - Joystick de déplacement ........................................................................................ 42
Figure 37 - Zone d'affichage du streaming ............................................................................... 42
Figure 38 - SeekBars ................................................................................................................. 43
Figure 39 - Interface de détection de Gaz ................................................................................ 43
Figure 40 - Interface de détection de distance ........................................................................ 43
Figure 41 - Interface d'affichage d'état de Batterie ................................................................. 43
Figure 42 - Notification de connexion ...................................................................................... 44
Figure 43 - Tab d'orientation .................................................................................................... 44
Figure 44 - écran 1 - Interface de connexion ........................................................................... 44
Figure 45 - écran 2 - Interface de commande .......................................................................... 45
Figure 46 - Interface de l'application Daemon ......................................................................... 48
Figure 47 - Huawei Gaga .......................................................................................................... 49
Figure 48 - Carte IOIO ............................................................................................................... 50
Figure 49 - Plateforme de déplacement .................................................................................. 50
Figure 50 - Motor Driver........................................................................................................... 50
Figure 51 - Détecteur Ultrason ................................................................................................. 51
Figure 52 - Capteur de gaz........................................................................................................ 51
Figure 53 - Servo Moteur ......................................................................................................... 52
Figure 54 - Brackets .................................................................................................................. 52
Figure 55 - Montage du bras de la caméra .............................................................................. 52
Figure 56 - Batterie ................................................................................................................... 52
Figure 57 – Montage Carte IOIO - Smartphone ....................................................................... 53
Figure 58 – Montage électronique de la plateforme de déplacement .................................... 53
Figure 59 – Montage Carte IOIO et capteur de gaz ................................................................. 54
Figure 60 – Montage Carte IOIO et capteur ultrason .............................................................. 54
Figure 61 – Montage de la carte IOIO avec les servos moteurs .............................................. 55
Figure 62 - Estimation du coût du ROBOT................................................................................ 55
Figure 63 - Schéma électronique global ................................................................................... 56
Figure 64 - Le Robot dans sa première phase .......................................................................... 57
Figure 65 - Le Robot dans la phase intermédiaire ................................................................... 57
Figure 66 - Le Robot en phase finale ........................................................................................ 58
Figure 67 - Chronogramme général ......................................................................................... 59
Figure 68 - USB Host and Accessory Modes ............................................................................. 62




                                                                                                                                  ix
                                                                                                                  Liste des figures
Robot à base d’Android



LISTE DES TABLEAUX



Tableau 1 Comparaison entre les différentes solutions ........................................................... 7
Tableau 2 - Comparatif entre approche agile et approche classique ..................................... 15
Tableau 3 - Caractéristiques du Mobile-D................................................................................ 18
Tableau 4 - Définition du problème ......................................................................................... 19
Tableau 5 - Position du produit ................................................................................................ 19
Tableau 6 - Description du cas d'utilisation Explorer un lieu ................................................... 23
Tableau 7 - Description du cas d'utilisation Récupérer le streaming vidéo ............................. 24
Tableau 8 - Description du cas d'utilisation Récupérer la distance ......................................... 25
Tableau 9 - Description du cas d'utilisation récupérer le niveau de gaz ................................. 26
Tableau 10 - Description du cas d'utilisation récupérer l'état du ROBOT ............................... 27
Tableau 11 – Commande des Moteurs .................................................................................... 46




                                                                                                                            x
                                                                                                              Liste tableaux
Robot à base d’Android



INTRODUCTION
GENERALE

Android est devenu de plus en plus intéressant pour le développement de matériel.
Maintenant, on devrait bientôt pouvoir brancher des manettes de jeu, un matériel
personnalisé, des capteurs et autres dispositifs et de faire une plate-forme Android-
Anywhere.

Les nouvelles API1 de gestion de matériel permettront à tout le monde de développer des
accessoires matériels pour Android, à partir d’amateurs individuels vers les grandes marques
mondiales. On n’a pas à signer un NDA2, et vous n’avez pas besoin d’une licence de matériel
spéciale, les aspects qui concernent la politique d’Apple n’existeront pas chez Android.

On a toujours été en mesure de connecter un appareil Android à un ordinateur, mais jusqu'à
quelques mois avant, il n'y avait aucun moyen pour les applications Android d’interagir avec
un autre matériel via le port USB. Dans ce contexte, nous explorons un nouvel appui pour les
périphériques d'entrée USB, ainsi que de nouvelles possibilités pour les applications de
communiquer avec des périphériques via le port USB ou même la connectivité Bluetooth.

L’une des annonces (1) les plus importantes du Google IO 20113, est l’arrivée du géant
d’internet dans les systèmes domotiques et électroniques pour maison, office, industrie
etc... Google devrait proposer un écosystème composé de plusieurs éléments Software et
Hardware tournant autour d’Android, le tout disponible en open source.

Pour satisfaire ce nouveau besoin, plusieurs sociétés ont commencé déjà des mois avant
l’annonce de Google, à proposer différentes solutions, parmi
lesquelles nous trouvons La carte IOIO, la solution de Ytai BEN TSVI
(2)
   , un jeune ingénieur développeur et amateur d’électronique, qui a
conçu cette carte dans son passe-temps sans savoir au préalable
que son produit serait exploitable mondialement et adopté
officiellement par Google (3).

C’est dans ce cadre que notre projet s’inscrit : il s’agit de Concevoir,             Figure 1 - Android@Home
construire, développer un système embarqué intelligent basé sur

1
  Application Programming Interface
2
  Non-Disclosure Agreement
3
  Google I/O est une conférence annuelle de deux jours, organisée par Google au Moscone Center de San
Francisco, en Californie.

                                                                                                      1
                                                                                 Introduction Générale
Robot à base d’Android

Android, soit un Robot à base d’Android.

Tout au long de ce rapport, nous exposerons les différentes étapes de réalisation de notre
projet, en commençant par une présentation des notions fondamentales relatives à la
compréhension de notre sujet, ensuite nous présenterons les différentes solutions
existantes et finalement dans la dernière partie, on donnera une description détaillée de la
solution formulée.




                                                                                          2
                                                                     Introduction Générale
Robot à base d’Android



 1. PRESENTATION
 GENERALE
        Introduction
 Nous présentons dans ce chapitre une étude préliminaire du projet. Dans un premier temps,
 nous présentons l’environnement du stage. Par la suite, nous décrivons la problématique,
 ainsi que les principaux objectifs du projet.


I. Contexte du projet
 Dans le cadre de la formation d’ingénieurs Télécommunications à l’École Supérieure Privée
 d’ingénierie et de Technologies (ESPRIT), nous avons eu l’occasion d’effectuer notre projet
 de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur national en Télécommunications au
 sein du Laboratoire de Recherche et Développement EPRITEC attaché à ESPRIT précisément
 avec l’équipe ESPRIT Mobile, généralement ce projet vise à compléter notre formation
 universitaire acquise, durant trois ans, au sein de cet établissement, et de nous introduire
 dans la vie professionnelle grâce à une mise en pratique de nos connaissances, à l’utilisation
 des compétences acquises et à mettre en épreuve notre esprit d’ingénieur. Le projet
 consiste à concevoir et réaliser un ROBOT à base du système Android dans le but d’initier et
 d’améliorer la recherche dans le domaine Mobile/Embarqué à ESPRIT.


II. Présentation de l’Organisme d’Accueil
 Le projet a été réalisé au sein d’ESPRITEC, l’unité de Recherche-Développement-Innovation
 (RDI) de l’Ecole Supérieure Privé d’Ingénierie et de Technologies (ESPRIT) situé au pôle
 technologique El Ghazela. Cette unité s’oriente vers la «Recherche appliquée » et privilégie
 deux axes :

 – L’axe «Technologique» : pour la maitrise des technologies avancées. Elle nécessite la mise
 en place d’une plate-forme pour le développement des services et l’expérimentation des
 nouvelles applications et des nouvelles technologies.

 – L’axe «Application et service» : pour développer des prototypes, des nouveaux services et
 applications avancées pouvant avoir des retombées
 industrielles et/ou socio-économique.

 ESPRITEC partage ses activités entre plusieurs équipes :
                                                                   Figure 2 - Logo ESPRIT Mobile




                                                                                             3
                                                                        Présentation générale
Robot à base d’Android

  - L’équipe ESPRIT Mobile1 réalise des Projets sur les différentes plateformes et systèmes
  mobile, comme Android, BlackBerry, iOS, WP7, et aussi sur la SMART TV, l’AR-Drone, ADK,
  Panda Board etc…
  – L’équipe M2M (Machine to Machine) spécialisé dans la technologie ambiante et le
  traitement d’image.
  – L’équipe Cloud travaille sur la mise en place des systèmes de Cloud Computing.
  – L’équipe E-GOV réalise des projets d’intégration et d’urbanisation des systèmes
  d’informations.
  Les projets entrepris mobilisent des équipes composées de plusieurs chercheurs,
  enseignants-chercheurs, ingénieurs et étudiants en projet de fin d’études (PFE) et projet de
  fin de l’année (PFA) sous la conduite d’un chef de projet. Des étudiants en PFE, Mastères ou
  Doctorats d’autres institutions sont aussi intégrés dans les équipes de projets dans le cadre
  de conventions de partenariat avec les laboratoires et unités de recherche des
  établissements publics.

  Notre projet, réalisé au sein de l’équipe ESPRIT Mobile entre également dans le cadre d’un
  grand projet pédagogique innovant à ESPRIT, vise à intégrer les toutes nouvelles tendances
  technologiques dans l’environnement pédagogique à travers des Workshops orientés, des
  Travaux Pratiques dirigés, et même des Produits finis à réalisés.


III. Problématique du projet
  Pour aboutir à un système embarqué intelligent basé sur Android et qui répond aux besoins
  demandés par ESPRITEC et par des
  différents      clients     potentiels
  (entreprises,   personnes),   il   est
  important de se focaliser en premier
  lieu sur les problématiques du projet
  pour pouvoir s'organiser.

  De la sorte, on va déterminer le
  périmètre d'action et de faisabilité de
  ce projet. Comme il est illustré à la
  figure 3, le projet passe par plusieurs
  environnements, cela commence sur la
  machine du développeur, en passant
  par une phase de réalisation matérielle,
  vers l’environnement de test réel pour
  arriver finalement à l’environnent de
  production. De plus, le projet peut être              Figure 3 - Différents environnement du projet
  transféré d’un environnement à un autre plusieurs fois avant qu’il soit finalisé.

  1
      http://www.espritmobile.com/

                                                                                                   4
                                                                              Présentation générale
Robot à base d’Android

  La migration et le déploiement du projet d’un environnement vers un autre ne se fait pas de
  la même façon et ne présente pas les mêmes degrés de complexité, puisque sur
  l’environnement de développement, une simple compilation suffira, mais le déploiement de
  la solution sur les autres environnements surtout la réalisation matérielle présente plusieurs
  contraintes et difficultés de plus si nous voulons transférer seulement un composant ou une
  fonctionnalité bien spécifique, sans toucher aux autres composants ce qui rend cette
  manipulation délicate et pénible d’où le besoin de concevoir une approche qui permet de
  réaliser cette tâche.

  Il y a aussi d’autres scénarios possible du système qui nous obligent de concevoir une
  solution polyvalente tel que :

     Système qui répond à des besoins spécifiques en termes de fonctionnalités.
     Système qui possède une marge d’évolutivité assez grande.
     Prouver la possibilité de fusionner l’intelligence d’Android avec le milieu quotidien


IV. Solution proposée
  La solution proposée comme système embarqué intelligent basée sur le OS Android, sera un
  ROBOT à base d’Android, équipé avec deux applications, la première aura comme rôle
  d’assurer le fonctionnement interne du Robot et l’interaction avec le milieu extérieur, la
  deuxième permet à l’utilisateur de commander et interagir avec le ROBOT en offrant une
  interface graphique dotée de plusieurs fonctionnalités avancées, et une interface de
  connexion sans fil.


          Conclusion
  Ce chapitre nous a servi à mettre notre projet dans son cadre. En effet, notre projet de fin
  d’études est réalisé à ESPRITEC, et qui consiste à créer un robot intelligent basée sur
  Android, dans le but de suivre et accroître l’innovation technologique dans ce domaine et
  initier tout un nouvel horizon dans la création et l’exploitation des systèmes embarqués
  intelligents.

  Dans le chapitre suivant, nous introduirons les concepts nécessaires à la compréhension de
  ce projet à savoir : une présentation de la solution choisie comme concept et comme
  plateforme de développement logicielle et matérielle et les autres solutions existantes ainsi
  qu’une comparaison entre ces derniers pour mettre l’accent sur leurs points forts et faibles.




                                                                                               5
                                                                          Présentation générale
Robot à base d’Android



2. ETAT DE L’ART


Introduction
Dans ce chapitre nous allons présenter quelques notions et technologies qui vont servir à
mieux comprendre notre sujet, ce chapitre sera composé de cinq parties qui seront réparties
comme suit.

La première partie sera consacrer à la présentation du principe et concept des solutions
existantes et leurs nouveaux enjeux avec une étude comparative entre les produits similaires
du marché, la seconde partie présente la carte IOIO, son architecture physique et logique
ainsi toutes ces composantes pour finir avec une brève présentation de sa plateforme de
développement.


 I. Présentation des Solutions Existantes
Les systèmes embarqués ne sont pas particulièrement nouveaux, les premiers systèmes
sont apparus au début des années 60. La première génération de ces systèmes a été
construite sur des solutions lourdes et complexes à déployer en se basant essentiellement à
la programmation bas-niveau et les résultats obtenus n’ont pas toujours été à la hauteur des
espérances des utilisateurs. Il faut également ajouter que les systèmes embarqués classiques
n’étaient pas suffisamment matures pour tenir véritablement les promesses de l’unification
des interfaces de communications vis-à-vis l’utilisateur.

Fort heureusement la situation a beaucoup changé ces derniers temps
grâce à l’apparition du système mobile Open Source Android: de
nouvelles plates-formes techniques embarquées plus simples et plus
complètes telles que la carte IOIO, la carte Arduino (4), l’ADK de Google
(5)
   , la PANDA BOARD et la Beagle BOARD sont apparues et le niveau de
maturité des systèmes embarqués à base d’Android s’est
considérablement accru. Il en résulte le début d’un grand retour des
projets embarqués conçues à base d’ANDROID.

Vu la présence de quelques produits exploitables sur le marché, le choix Figure 4 - ADK de Google
d’une solution pour la création du ROBOT, se base sur plusieurs critères tel que le prix et les
fonctionnalités offertes, la compatibilité avec les autres acteurs environnementaux tel que
les composants électroniques, et surtout la réponse aux besoins demandés.

                                                                                              6
                                                                                  Etat de l’art
Robot à base d’Android

Le tableau ci-dessous présente une étude comparative entre les principales solutions sur le
marché.

Critères de comparaison           Carte Arduino        Carte Google ADK                Carte IOIO
Développement                     JAVA, C++ Sketch   JAVA, C++ Sketch           JAVA (+IOIO Lib)
Compatibilité Versions Android    V1.5 with ADB      V3.1 Or V2.3.4             V1.5 and UP
Dimensions                        68 - 53mm          86 - 53mm                  70 - 30mm
Compatibilité Bluetooth           Bluetooth          Bluetooth Shield           NATIVE (V.3)
                                  Shield                                        Plug & Play
Compatibilité OpenAccessory       Non                Oui                        Oui (V.3)
Connectivité USB Hôte             Oui                Oui                        Oui
Prix                              75$                80$ - 400$                 50$
                       Tableau 1 Comparaison entre les différentes solutions

D’après le comparatif ci-dessus nous constatons que la carte IOIO est la carte la plus adaptée
à la création de ce système intelligent.

Choix de la solution :
Les deux différences les plus significatives entre les 3 solutions sont les suivantes:
ADK et ses clones ne fonctionnent que sur des appareils Android très spécifiques, tandis que
la carte IOIO pourrait fonctionner sur presque n'importe quel appareil Android depuis
Android 1.5.

Avec ADK ou l’Arduino vous devriez écrire à la fois le côté Android (Java) et de côté carte
(C++) du logiciel (Sketch (6)) et d'établir un protocole de communication (7) entre eux. Vous
auriez à connaître les deux langages et deux IDE1 différents et, même si vous faites quelque
chose de très trivial, il faudra une importante durée de temps pour obtenir quelque chose
qui fonctionne de manière fiable. Avec IOIO, vous écrivez simplement le côté d'Android. Il
suffit d’inclure une bibliothèque appelée IOIOLib dans l’application, ce qui fournit une API
qui vous permet de contrôler les broches de la carte IOIO et ses fonctions comme s'ils
étaient physiquement connectés à votre Android. Vous n'avez pas besoin de se soucier du
fait qu'il y a un processeur distinct, des protocoles de communication, etc…

Si vous vous en tenez un Dongle Bluetooth dans IOIO au lieu d'un câble USB à
l'Android, il communiquera sans fil avec l’appareil. La bonne chose est que
votre application n'a pas besoin de s'en soucier, et vous pourrez même
revenir en arrière lorsque votre application est en cours
d'exécution.

IOIO Supporte officiellement le protocole OpenAcessory
(ADK)2 de Google.
Cette nouvelle fonctionnalité est actuellement réalisée en
mode bêta. Les Informations techniques disponibles sur le wiki
                                                                                 Figure 5 - Arduino Mega2560
1
  Integrated Development Environment
2
  Le terme "ADK" Accessory Development Kit : est souvent utilisé comme synonyme de "OpenAccessory",
lorsqu’on dit que cette carte supporte ADK ça veut dire qu'elle supporte le protocole OpenAccessory.

                                                                                                        7
                                                                                            Etat de l’art
Robot à base d’Android

IOIO. La façon dont cela fonctionne est que la carte IOIO sera capable de communiquer avec
le périphérique Android via le protocole OpenAccessory. Lorsque ce n'est pas supporté, il
sera parfaitement switcher à ADB1. Cela vous permet de connecter la même carte IOIO aux
deux types de dispositifs, les nouveaux et les anciens. L’application peut très facilement être
portée sur le nouveau mode, cela ne nécessite que quelques non-intrusive modifications aux
métadonnées de l’application.

Avantages de la carte IOIO
La carte IOIO Supporte toutes les versions Android - puisque elle fonctionne aussi bien avec
OpenAccessory et l’ADB elle peut communiquer avec une très grande variété de dispositifs
Android existants, en s'appuyant sur OpenAccessory quand elle existe et en tirant parti des
fonctionnalités supplémentaires de l’ADB. D'autres cartes, qui ne prennent pas en charge de
l’ADB, sont limitées à tous, sauf aux derniers appareils Android sur le marché.

Fonctionnalité - IOIO est presque identique à Arduino Mega (figure 5) en termes de nombre
de broches (pins) et de fonctions. La seule différence est le nombre de canaux PWM (IOIO-9,
Mega-16) et les canaux de TWI (IOIO-3, Mega-1).

Coût - à 50 $, IOIO semble actuellement être la carte la moins chère commercialisée et
disponible sur le marché. Une alternative à proximité est une version DIY, ce qui coûte 55 $
et nécessite une certaine amélioration de plus.

Développement de haut niveau - les autres cartes nécessite à la fois une application Android
et un code intégré en C pour la carte, la conception de votre propre protocole de
communication. IOIO fait tout cela automatiquement, il ne reste qu’écrire le code Android
de l’application, En utilisant une API Java de haut niveau pour contrôler les fonctions de la
carte.

Support Forum et Wiki - IOIO a un groupe de discussion active et une extensive
documentation wiki, qui continue de croître rapidement. Le projet IOIO est engagé aussi
bien dans la communauté amateur que dans la communauté professionnelle

Dimensions - IOIO est probablement la plus petite carte, presque aussi petit qu’on pourrait
obtenir avec 48 broches E/S, des broches d'alimentation et d'un connecteur USB. Il est
beaucoup plus petit que la carte ADK.

Bootloader - firmware - IOIO comprend un chargeur de démarrage sécurisé, qui permet les
mises à niveau à effectuer à travers un appareil Android.

Alimentation - IOIO possède un commutateur-mode à 5V capable de délivrer jusqu'à 1,5 A.
Cela permet de charger simultanément un appareil Android et alimenter deux servos
moteurs standard sans problème. Quelques autres cartes nécessitent une alimentation de
5V externe pour soutenir ce cas d'utilisation. En outre, IOIO a un limiteur intégré qui permet
de limiter le courant de charge d'Android. Ceci est très utile pour les configurations
fonctionnant sur batterie, lorsque vous ne voulez pas l'appareil Android à vider votre

1
    Android Debug Bridge

                                                                                              8
                                                                                  Etat de l’art
Robot à base d’Android

batterie.

Open-Source - Contrairement à certaines des autres solutions, le matériel de l'IOIO, le
Firmware et le logiciel(les APIs) sont totalement open-source avec une licence FreeBSD (très
permissive). Cette approche a été choisie parce que selon l’inventeur c'est ce qui marche le
mieux pour la communauté des amateurs, et permet aux gens de personnaliser le produit
pour leurs besoins, contribuer au projet, le comprendre mieux et concurrencer sur son prix.

En conclusion, la carte IOIO est très compétitive avec les autres plates-formes compatibles
OpenAccessory, d’où le choix d’utiliser cette carte lors de ce projet.




                                    Figure 6 - IOIO – Logo officiel



II. La Carte IOIO
   1. Présentation
   IOIO (prononcez: yo-yo) est un produit qui vous permet de connecter des circuits
   électroniques à un appareil Android et de les contrôler à partir d'une application
   Android.

   Il est composé d'une petite carte PCB (2.7x1.2
   "= 7x3cm) spécialement conçu pour être piloté
   via un dispositif Android (avec version d'OS 1.5
   et sup.) par le biais de son port USB Ce pilotage
   s'effectuera via des API JAVA™ simples et
   intuitives que vous utilisez dans votre
   application Android qui gère toutes les
   communications avec la carte sans avoir
   recours à une programmation embarquée bas
                                                         Figure 7 - IOIO – Distributeur Sparkfun
   niveau, ni au moindre programmateur externe).
   Aucune modification de l'appareil Android est nécessaire - vous éviter la complication de
   la modification et l'annulation de la garantie.

   Dès lors le module IOIO permettra à votre système Android d'interagir avec le monde
   extérieur en lui permettant de disposer de ports d'entrée/sorties tout ou rien, de sortie
   PWM, d'entrée analogiques, de liaison SPI™, I2C™, UART...




                                                                                               9
                                                                                   Etat de l’art
Robot à base d’Android

      IOIO est disponible pour achat en ligne à partir du site officiel de SparkFun Electronics1.

      La totalité du logiciel et du matériel sont à 100% open-source sous une licence
      permissive.


      2. Caractéristiques Techniques et capacités
La carte électronique est construite autour d’un microcontrôleur PIC série 24F, qui dispose
d’une connexion USB hôte. Il suffit donc de la relier à l’aide d’un câble USB à un périphérique
Android (OS v1.5 minimum) pour que la carte IOIO interprète des commandes reçues par
une application.

Pour mieux comprendre c’est quoi la carte IOIO et comment utiliser au mieux ses
caractéristiques, cette section prend une brève tournée à travers ce produit et fournit des
introductions aux quelques-unes de ses caractéristiques et ses capacités.




                                                                 Figure 9 - Carte IOIO
          Figure 8 - Montage de la carte IOIO


Pour les spécifications techniques, la carte IOIO se compose de :
1. Connecteur USB (type A) connecteur femelle: Permet de connecter l'appareil Android.
2. GND pins (9 pins): prise de terre.
3. VIN pins (3 pins): Utilisé pour l'alimentation à la carte. Tension entre 5V-15V doit être fournie.
4. 5V pins (3 pins): Normalement, utilisée comme sortie 5V lorsque la carte est alimentée à
      partir de VIN. Peut être utilisé comme entrée 5V en cas VIN n'est pas connecté.
5. 3.3V pins (3 pins): 3,3 V en sortie.
6. I/O pins (48 pins, numérotées 1-48): Des broches E/S. Certains ont des fonctions spéciales,
      voir ci-dessous:
            48 pins d’entrées/sorties (peuvent fonctionner comme des entrées et sorties
             numériques.)

1
    http://www.sparkfun.com/

                                                                                                    10
                                                                                         Etat de l’art
Robot à base d’Android


       16 entrées analogiques (10-bits)
       Jusqu’à 9 sorties PWM
       Jusqu’à 4 liaisons séries UART
       Jusqu'à 3 canaux SPI.
       Jusqu’à 3 liaisons TWI (I2C-compatible)

7. LED d'alimentation: S'allume lorsque la carte IOIO est sous tension.
8. Stat LED: S'allume brièvement lors de la mise sous tension, puis devient sous le contrôle des
    applications.
9. MCLR pin: Non normalement utilisé. Son but est de programmer le Firmware nouveau
    Bootloader sur la carte IOIO.
10. Charge Current Trimmer (CHG): Permet de régler la quantité de courant de charge fourni
    sur la ligne VBUS de l'USB à l'appareil Android. Tourner dans le sens (+) augmente de
    courant de charge.
11. Régulateur de tension 5v - 1,5 A : Peut charger l'appareil Android ainsi que la puissance
    d'un couple de petits moteurs.
12. Bootloader : intégré sur la carte, permettant la mise à niveau du Firmware en direct à
    partir d’une application sur l’appareil Android.




                                        Figure 10 - Classification des Pins


3. Plateforme de développement
Dans cette section, nous allons jeter un œil à l'architecture de la carte IOIO du point de
vue d'un développeur.
La carte IOIO offre un ensemble de logiciels et Firmware disponible en téléchargement via la
page Github 1officielle du Développeur (8).

1
 GitHub est un service web d'hébergement et de gestion de développement de logiciels, utilisant le
programme Git

                                                                                                          11
                                                                                               Etat de l’art
Robot à base d’Android

Le pack se compose de :
     IOIOLib (V3.23) : API JAVA officielle pour le développement sous Android
     Image IOIO Bootloader (v3.23) : pour mettre à jour le Bootloader de la carte
     Firmware Image (v2) : pour mettre à jour le Firmware de la carte IOIO
     L’application IOIO Manager (9) : elle permet de gérer les images des applications ainsi
       que les images de Bootloader

IOIOLib – Principe de développement :
IOIOLib est une bibliothèque Android, qui permet à votre application Android de contrôler la
carte IOIO. Elle expose un ensemble d'interfaces Java, couvrant les différentes fonctions de
la carte électronique. Lorsque vous générez votre application, IOIOLib se fait emballé dans
votre fichier Apk, afin que votre application soit autonome et ne nécessite aucune
installation supplémentaire sur l'appareil Android qui l'exécute. L'ensemble du code est pur
Java, dépendant uniquement de la norme Android 1.5 (ou version ultérieure).

IOIOLib est tout documenté au format Javadoc standard, et cette documentation est
destinée à être complète et être utilisée comme référence pendant le codage. Dans ce qui
suit, nous essayons de couvrir une utilisation de la bibliothèque à partir d'une approche
commune de cas d'utilisation plutôt que d'être 100% formelle.

La bibliothèque est organisée en plusieurs packages Java. Le package ioio.api contient toutes
les APIs publiques pour contrôler la IOIO. Ceci est le package de notre application qui sera
utilisé. Dedans, le paquet ioio.api.exception contient certaines exceptions levées par l'API
IOIO. Le paquet ioio.impl contient la mise en œuvre de ces interfaces et n'est pas destinée à
être utilisée directement. Le paquet ioio.util contient des utilitaires utiles qui peuvent vous
rendre la vie un peu plus facile lors de l'écriture des applications ioio, mais ne fournissent
pas les fonctionnalités de base. Ce paquet contient une classe, qui sert de classe de base
pour notre application basée sur IOIO, qui gère automatiquement la bonne connexion /
déconnexion à la carte IOIO en réponse à des événements d'application.

IOIOLib – Utilisation : (sous Eclipse)
La dernière version de IOIOLib peut être téléchargée depuis la page Téléchargements (10).

      Extraire IOIOLib à un endroit où vous voulez normalement garder vos projets
       Android.
      L'importer dans Eclipse en utilisant Fichier> Importer ... > Général> Projets existants
       dans Workspace ..., puis choisissez le répertoire IOIOLib vous venez de créer et
       cliquez sur Terminer.
      Il référence de votre projet d'application, conformément à ces instructions
      Assurez-vous que votre application déclare android.permission.INTERNET. Cela
       peut se fait en ouvrant le fichier AndroidManifest.xml qui se trouve à la racine de
       votre projet, allez à l'onglet Permissions> Ajouter ... > Permissions Utilisateur>

                                                                                             12
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Robot à base d’Android

        Sélectionnez android.permission.INTERNET sous "Nom".
       Assurez-vous que vous avez activé le débogage USB sur votre appareil Android, en
        allant dans Paramètres> Applications> Développement> Activer le débogage USB.

Voici à quoi ressemble un exemple de HelloIOIO

public class MainActivity extends IOIOActivity {
    ...
    class Looper extends BaseIOIOLooper {
        private DigitalOutput led_;

          @Override
          protected void setup() throws ConnectionLostException {
              led_ = ioio_.openDigitalOutput(0, true);
          }

          public void loop() throws ConnectionLostException {
              led_.write(!button_.isChecked());
              try {
                  Thread.sleep(100);
              } catch (InterruptedException e) {
              }
          }
    }

    @Override
    protected IOIOLooper createIOIOLooper() {
        return new Looper();
    }
}


Cette Application permettra d’allumer la LED numéro 0 de la carte IOIO via un Bouton




                                              Figure 13
                                                      Figure 12 - Interface de l'application Démo



    Figure 11 - Montage de l'exemple Démo


Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons passé en revue les différentes notions nécessaires à la
compréhension de notre sujet et nous avons mené une étude comparative entre les
différentes approches et solutions disponibles pour réaliser un système embarqué basé sur
Android.
Puisque ce projet est notre premier contact avec le milieu Android embarqué, il nécessite
beaucoup de recherche et dès le début nous savions que selon nos découvertes nous serons
amenés à changer les spécifications, avec ces contraintes.
                                                                                                     13
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Robot à base d’Android



3. SPECIFICATIONS
ET ANALYSE DES
BESOINS
Introduction
Après avoir présenté le cadre général de notre projet, nous allons, dans ce chapitre, entamer
la phase de spécification et d’analyse des besoins. En effet, tout au long de ce chapitre, nous
allons identifier et préciser les besoins à satisfaire. Ces besoins représentent aussi les
fonctionnalités à réaliser dans notre application, ce chapitre sera présenté sous forme de
« User cases » et « Sequence Diagrams »- scénarios. Nous commençons ce chapitre avec une
description de la gestion de notre projet

Le choix d’une méthode agile est évident et après une comparaison entre les principales
méthodes agiles, nous allons choisir la méthodologie la plus adéquate pour réaliser ce
projet.


 I. Gestion du projet
Trop souvent, de bonnes idées de projet n’aboutissent pas, du fait d’une mauvaise
organisation. Pour améliorer nos chances de réussite, nous devons choisir une méthode de
développement de logiciels pour notre application.

La discipline de gestion des projets comporte deux grandes branches de méthodologie, les
méthodes classiques (ou Séquentielle) et les méthodes agiles.

Nous allons dans cette partie présenter ces deux approches, faire une brève description des
différentes méthodologies, et présenter la méthodologie que nous allons l’adaptée en
spécifiant les avantages et la compatibilité avec notre cas de figure.




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   1. Approche Agile vs. Séquentielle
Pour bien choisir notre type de méthodologie de travaille nous avons dressé le tableau 2-6
qui présente une comparaison entre les deux approches par thème. (11)

       Thème                    Approche Séquentielle                                   Approche agile
Cycle de vie              En cascade ou en V, sans                        Itératif et incrémental.
                          rétroaction possible, phases
                          séquentielles.
Planification             Prédictive, caractérisée par des                Adaptative avec plusieurs niveaux de
                          plans plus ou moins détaillés sur               planification avec ajustements si
                          la base d’un périmètre et                       nécessaires au fil de l’eau en fonction
                          d’exigences définies au début du                des changements survenus.
                          projet.
Documentation             Produite en quantité importante    Réduite au strict nécessaire au profit
                          comme            support        de d’incréments                 fonctionnels
                          communication, de validation et    opérationnels pour obtenir le feedback
                          de contractualisation.             du client.
Équipe                    Une équipe avec des ressources     Une équipe responsabilisée où
                          spécialisées, dirigées par un chef l’initiative et la communication sont
                          de projet.                         privilégiées, soutenue par le chef de
                                                             projet.
Qualité                   Contrôle qualité à la fin du cycle Un contrôle qualité précoce et
                          de développement. Le client permanent, au niveau du produit et du
                          découvre le produit fini.          processus. Le client visualise les
                                                             résultats tôt et fréquemment.
Changement                Résistance voire opposition au Accueil favorable au changement
                          changement.                        inéluctable, intégré dans le processus.
                          Processus lourds de gestion des
                          changements acceptés.
Suivi de                  Mesure de la conformité aux Un seul indicateur d’avancement : le
l’avancement              plans initiaux.                    nombre           de       fonctionnalités
                                                             implémentées et le travail restant
                          Analyse des écarts.                affaire.
Gestion des risques       Processus distinct, rigoureux, de Gestion des risques intégrée dans le
                          gestion des risques.               processus            global,         avec
                                                             responsabilisation de chacun dans
                                                             l’identification et la résolution des
                                                             risques.
                                                             Pilotage par les risques.
Mesureur succès           Respect des engagements initiaux Satisfaction client par la livraison de
                          en termes de coûts, de budget et valeur ajoutée.
                          de niveau de qualité.
            Tableau 2 - Comparatif entre approche agile et approche classique pour la gestion de projet

Maintenant que nous connaissons mieux les différences majeures entre approches
traditionnelles et approches agiles à travers la comparaison faite ci-dessus nous avons opté

                                                                                                        15
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pour une approche agile pour gérer notre projet.

    2. Choix de méthodologie
Puisque nous avons choisie d’adopter une approche agile pour gérer notre projet nous allons
maintenant choisir quelle méthode agile à suivre tout au long de la réalisation de notre
Projet.

Pour choisir une méthode nous citons, tout d’abord, quelque unes parmi les principales
méthodes agiles, par ordre alphabétique, avec leurs caractéristiques principales.

    1. Adaptative Software Development (ASD)
Ses caractéristiques principales sont :

   Focaliser sur l’objectif.
   Se baser sur des composants.
   Itérer.
   Découper le temps et fixer des deadlines (timeboxing).
   Piloter le projet par les risques.
   Accepter le changement.

    2. Dynamic Software Development Method (DSDM)
DSDM se base sur neuf principes :

   Implication active des utilisateurs.
   Autonomie et pouvoir de décision des équipes.
   Livraisons fréquentes.
   Adéquation aux besoins des clients comme seul critère d’acceptation du produit.
   Développement itératif et incrémental.
   Modifications réversibles.
   Définition globale macroscopique des besoins.
   Intégration des tests dans tout le cycle de vie.
   Collaboration et coopération entre toutes les parties prenantes.

    3. eXtreme Programming (XP)
XP repose sur quatre valeurs :

   Communication : l’effort de communication entre les différents intervenants est
    indispensable pour atteindre l’objectif commun. Nous devons privilégie la communication
    directe, dans le recueil et la clarification des besoins, dans la planification des itérations,
    dans la répartition et l’exécution des travaux.
   Simplicité : la solution la plus simple est la meilleure pour atteindre les objectifs ; grâce à
    cette simplicité, l’application pourra évoluer facilement, si nécessaire. La simplicité est
    applicable au client dans la définition de ces besoins, dans le choix des outils et du
    processus.
   Feedback : le retour d’information est essentiel pour valider le fait que le projet est sur la
    bonne voie : tests unitaires pour valider le fonctionnement du code, intégration continue

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Robot à base d’Android

    pour détecter des anomalies, tests fonctionnels pour valider la conformité aux besoins,
    livraisons fréquentes…, autant de pratiques qui rendent plus aisées les adaptations
    éventuelles, sans attendre le terme du projet.
   Courage : le courage est nécessaire aussi bien chez le client que chez les développeurs.
    Pour mener à bien un projet XP, le client doit avoir le courage de donner un ordre de
    priorité à ses exigences, de reconnaitre que certains de ses besoins ne sont pas toujours
    très claires. Le développeur doit aussi avoir le courage de modifier l’architecture même si
    le développent est déjà bien avancée, de jeter du code existant et d’accepter qu’il est
    parois plus rapide et efficace de réécrire une portion de code à zéro plutôt que de
    bricoler du code existant.

    4. Rapid Application Development (RAD)
RAD n’est pas à proprement parler une méthode agile, mais c’est une approche
(semi)itérative incrémentale préconisant un usage intensif des techniques de
communication facilitée.

    5. Scrum
Les valeurs mises en avant par Scrum sont les suivantes :

   Transparence : La transparence garantit que tous les indicateurs relatifs à l’état du
    développement sont visibles par tous ceux qui sont intéressés par le résultat du produit.
    Non seulement la transparence pousse à la visibilité mais ce qui est rendu visible doit être
    bien compris ; cela signifie que ce qui est vu est bien le reflet de la réalité. Par exemple, si
    un indicateur annonce que le produit est fini (ou une partie seulement du produit), cela
    doit être strictement équivalent à la signification de fini définie par l’équipe.
   Inspection : Les différentes facettes du développement doivent être inspectées
    suffisamment souvent pour que des variations excessives dans les indicateurs puissent
    être détectées à temps.
   Adaptation : Si l’inspection met en évidence que certains indicateurs sont en dehors des
    limites acceptables, il est probable que le produit résultant sera également inacceptable
    si on ne réagit pas ; le processus doit donc être ajusté rapidement pour minimiser les
    futures déviations.

Une étude de ces différentes méthodologies révèle qu’elles ont un tronc commun, mais elles
se différencient par leur degré de formalisme, les revues, le rythme du projet, le nombre et
la longueur des itérations et à la taille de projets.

Après cette étude comparative notre choix s’est focaliser sur deux méthode Scrum et XP,
mais nous avons choisi XP puisque la qualité principale de cette dernière est la simplicité de
plus cette méthode privilégie une équipe autonome, malgré que nous n’avons pas respecté
une caractéristique fondamentale de XP qui est le travail en binôme, ce qui n’est le cas avec
notre projet, puisqu’il est réalisé par un seul développeur.


    3. Choix de la méthodologie : Mobile D
Tandis que beaucoup de méthodes agiles ont été présentées, aucune d’elles n’est


                                                                                               17
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spécifiquement visée pour le développement mobile et surtout pour notre cas.
Mobile-D est une approche agile pour l’équipement mobile qui est basé sur XP (eXtrême
Programing), la méthodologie Crystal (Scalability) et Rational Unified Proces (Assurance de
cycle de vie). Elle est conçue pour rencontrer les caractéristiques spécifiques de
développement de l’application mobile et le standard de qualité de l’industrie.
Le travail de développement est divisé en différentes phases qui sont l’exploration,
initialisation, production, stabilisation, et test et correction du système.
Il se dégage de ce qui précède que nous allons suivre la méthodologie XP (eXtreme
Programing) qui est un processus de développement logiciel agile.
XP propose un cycle de développement itératif incrémental, qui fusionne les trois phases de
conception, de réalisation et de test pour chaque itération du logiciel à réaliser.
En faisant la combinaison des avantages des trois méthodes, Mobile-D satisfait les
caractéristiques du développement requis, Cela est représenté dans le tableau 3 suivant :

 Caractéristiques de               Rational                                 Logiciel Mobile
      Mobile-D
Changement élevée En raison du changement élevé des       Incertitude élevée, environnement
d’environnement      exigences, on a besoin de            dynamique: Centaines de nouveau de
                     l’approche de développement          téléphones portables sont fabriqués
                     incrémental et itératif              chaque année
Petite équipe de Les petites équipes peuvent réagir       Majorité de logiciel mobile sont
développement        plus     rapidement,      partager   développés par micro (<10) ou
                     l’information,        peu       de   moyennes (<250) entreprises, La taille
                     documentation est nécessaire         de l’équipe est souvent inférieure à 20
                                                          personnes
Client identifiable    Pour éviter      le    malentendu Nombre          potentiellement      illimité
                       d’affaires                         d’utilisateur. Client d’affaires plus facile
                                                          à identifier, par exemple distributeur
Environnement de Flexible, extensive, etc…                Utilise souvent Java et C++
développement
d’objet orienté
Non           sécurité Les échecs ne causent pas la perte Majorités de logiciel mobile existant
critique               des vies                           sont pour le but de divertissement. Les
                                                          équipement mobiles sont non fiables
Logiciel de niveau Les grands systèmes embarqués Tandis que les systèmes mobiles sont
d’application          exigent la communication étendue complexes et fortement dépendants, les
                       et mécanismes de vérification.     applications mobiles peuvent être
                                                          applications autonomes
Petit système          Moins de conception d’Up front La taille des applications mobiles varie,
                       requise                            mais généralement elles sont moins que
                                                          10.000 lignes de code
Cycle de               Pour les buts de la rétroaction Les cycles de développement varient. En
développement          rapide                             général, les applications mobiles
court                                                     peuvent être développés de 1 à 6 mois
                                 Tableau 3 - Caractéristiques du Mobile-D




                                                                                                   18
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II. Identification des acteurs
        L’acteur de notre Système Intelligent (Robot) s’intercale entre 3 types d’utilisateurs
        selon l’environnement d’exploitation, soit les entreprises (principalement
        industrielles) ou les personnes physiques pour des besoins personnelles, ou les
        établissements de Recherche (Universités, Laboratoires,…).

        Ces utilisateurs jouent presque le même rôle ce qui nous permet de dire que notre
        application n’a qu’un seul acteur qu’on l’appelle dorénavant UTILISATEUR.




III. Spécification fonctionnelle
Nous commençons par présenter la vision et le use case général de notre projet puis nous
découpons le projet sous forme de scénarios.

   1. Vision du produit
Pendant les premières réunions avec le responsable à ESPRITEC (Equipe ESPRIT Mobile) nous
avons discuté les différents côtés de notre projet ce qui nous a permis de définir l’énoncé du
problème, l’impact de la problématique, ce que permet le produit, et la position du produit à
réaliser dans son environnement et par rapport à l’existant, comme montré dans les deux
tableaux suivants:

Le problème                   d’intégration de solutions intelligentes dans le monde réel en
                              utilisant l’intelligence logicielle disponible(Android).
Affecte                       les milieux domotiques, industriels, …
L’impact du problème est      manipulation délicate et trop de temps perdu pour interagir
                              avec le milieu quotidien d’une façon automatisée
Une solution réussite         une manipulation plus raffiné des fonctionnalités à assurer
permettrait                   par le système intelligent, une interaction efficace avec le
                              monde extérieur
                                 Tableau 4 - Définition du problème

Pour                       ESPRITEC
Type de produit            ROBOT(Hardware) + 2 applications mobiles.
Qui permet                 d’assurer différentes types de fonctionnalités comme
                           l’exploration, la sécurité, la surveillance, la réaction intelligente.
A la différence de         les systèmes embarqués existants, Limité en fonctionnalités,
                           Programmables généralement en langage bas niveau, et ne
                           communique pas avec les moyens disponibles pour tout le
                           monde (Smartphone, Tablet, Navigateur Web).
                                   Tableau 5 - Position du produit




                                                                                                 19
                                                              Spécifications et analyse des besoins
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   2. Besoin fonctionnels
       a. Explorer un lieu
Le ROBOT doit être explorateur, il doit être doté de capacités de déplacement, dans les
différentes directions y inclut les rotations à gauche et à droite, l’utilisateur doit être capable
de le faire déplacer à volonté et à distance.

       b. Récupérer le Streaming Vidéo
L’application de commande doit récupérer le streaming vidéo à partir de la caméra du
ROBOT, pour permettre à l’utilisateur de le visualiser directement.

       c. Détecter un obstacle
Le ROBOT doit être capable de détecter un obstacle à une portée définie, et de l’éviter, en
donnant en temps réel des indications sur la distance qui le sépare de cet obstacle.

       d. Détecter une fuite de gaz
Le ROBOT doit être capable de détecter le niveau de gaz (type à définir après) dans l’air, et
de lancer une alarme lorsqu’il détecte une fuite et un niveau élevé.

       e. Lancer une Alerte en cas d’urgence
Le ROBOT doit être capable d’activer une alerte et d’envoyer des notifications par les
moyens disponibles (Email/SMS) en cas d’urgence.

       f. Avoir l’état du Robot
L’utilisateur sera capable de récupérer un ensemble d’information concernant l’état actuel
du ROBOT, soit le niveau du signal wifi, le niveau de batterie, les 3 axes du ROBOT dans
l’espace pour détecter les inclinaisons, la géolocalisation etc...


   3. Besoin non fonctionnels
       a. Ergonomie
L’application de commande doit respecter les standards de l’interfaçage Homme-Machine,
en offrant à l’utilisateur une interface ergonomique et une bonne expérience d’utilisation.
L’apparence de cette interface est principalement caractérisée par des composants, des
formes, des couleurs et la disposition des éléments.

       b. Contraintes techniques et matérielles
La partie technique et matérielle du ROBOT doit être adaptée aux besoins
du projet et doit être totalement contrôlable et gérable via la partie
logicielle et d’une façon transparente à l’utilisateur.


                                                                                              20
                                                           Spécifications et analyse des besoins
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       c. Contraintes d’utilisation
L’interface utilisateur doit être simple et facile à comprendre pour que l’utilisateur puisse
bénéficier des fonctionnalités du système.

       d. Contraintes de performance
Le temps de réponse de tout le système doit être acceptable pour une utilisation en temps
réel.
Le système doit être stable et sûr.

       e. Automatisation partielle
Le système doit être d’une façon partielle automatisé, dans la
communication ROBOT-Utilisateur et inversement, et dans les différentes
parties de détection.

       f. Maintenabilité
Les différents modules développés du système doivent être faciles à maintenir. Pour cela, le
code doit être lisible et bien structuré. Nous devons respecter les standards de codage
concernant par exemple les noms des attributs et des variables, les noms des méthodes ainsi
que la disposition des commentaires.

   4. Cas d’utilisation généraux
Pour avoir une vue globale sur les grandes lignes de notre système, les spécifications
générales sont synthétisées sous la forme du diagramme UML des cas d’utilisation de la
figure 3-17 : ce schéma résume les actions que peut effectuer l’utilisateur du projet.




                            Figure 14 - Cas d’utilisation généraux du projet

                                                                                                   21
                                                                Spécifications et analyse des besoins
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       Cas d’utilisation 1: Explorer un lieu
L’utilisateur sera capable de déplacer le ROBOT à distance, directement à travers une
interface dédiée équipée avec les composants nécessaires, une certaine communication
avec le ROBOT sera établie au préalable, puis les commandes de déplacements seront
envoyés instantanément au ROBOT, qui se charge de la réception des commandes, du
traitement, et de l’exécution des ordres.

La possibilité d’orienter la caméra du ROBOT pour visionner une certaine zone précise aussi
entre dans cette idée d’explorer des lieux.

       Cas d’utilisation 2 : Récupérer le Streaming Vidéo
Le ROBOT se charge d’enregistrer en temps réel une partie du flux vidéo depuis la caméra,
l’envoyé à l’application de commande, et ainsi de suite.

       Cas d’utilisation 3 : Récupérer la distance à un obstacle
L’utilisateur doit avoir la possibilité de récupérer à tout moment la distance à l’obstacle le
plus proche directement sur l’interface de commande.

Le ROBOT se charge d’activer, stabiliser le capteur et d’exécuter à tout moment cette
fonctionnalité, une possibilité de prendre une décision si la distance calculée est moins d’une
certaine valeur.

       Cas d’utilisation 4 : Afficher le niveau de gaz
L’utilisateur doit avoir la possibilité de récupérer à tout moment le niveau de gaz
directement sur l’interface de commande.

Le ROBOT se charge d’activer, stabiliser le capteur et d’exécuter à tout moment cette
fonctionnalité, et d’être en mode écoute s’il y aura un changement dans le niveau de gaz.

       Cas d’utilisation 5 : Activer une Alerte Email/SMS
En cas d’urgence le ROBOT peut envoyer des alertes SMS/Email à un correspondant et lancer
une alerte sonore

       Cas d’utilisation 6 : Récupérer l’état du ROBOT
L’utilisateur peut recevoir un ensemble d’information depuis le ROBOT :
Afficher l’orientation du ROBOT : cette information est obtenu directement depuis
l’accéléromètre intégré dans le Smartphone du ROBOT, cette information nous donne une
indication sur l’inclinaison du ROBOT, l’activation de la géolocalisation sera aussi disponible
en OUTDOOR.

Afficher l’état du signal WIFI : cette information est primordiale pour l’utilisateur pour garder
la connectivité au ROBOT, une fois le signal est faible, une alerte sera affichée à l’écran
directement et avant la coupure de connexion.

                                                                                             22
                                                          Spécifications et analyse des besoins
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Afficher l’état de la batterie : elle permet à l’utilisateur de connaitre le pourcentage de
batterie du ROBOT et de savoir une approximation du temps restant avant l’alimenter.


IV. Cas d’utilisations Détaillés
Cette section sera consacrée à la présentation des cas d’utilisations principales.


   1. Le 1er Cas- Explorer un lieu




                                   Figure 15 – Cas d’utilisation - Explorer un lieu

Ce diagramme représente les différents aspects de ce que nous appelons exploration des
lieux, que nous présentons dans ce tableau :

            Cas d’utilisation n°             001
            Nom                              Explorer un lieu
             Acteur                          Utilisateur
            Description                      Permettre de déplacer librement le Robot et
                                             explorer un lieu bien déterminé.
            Pré-Conditions                             ROBOT alimenté et activé,
                                                       connexion avec la partie commande
                                                        établie
            Post-Conditions                  N/A
            Scénario nominal                       1.   Commander le ROBOT à distance pour
                                                        le faire déplacer en avant/arrière, le
                                                        faire tourner à gauche/droite
            Scénario Alternatif              N/A
            Exception                        Erreur de connexion :
                                                       Le système s’arrête
                           Tableau 6 - Description du cas d'utilisation Explorer un lieu


                                                                                                          23
                                                                       Spécifications et analyse des besoins
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   2. Le 2ème Cas- Récupérer le Streaming Vidéo




                            Figure 16 - cas d'utilisation - Récupérer le Streaming Vidéo

Ce diagramme représente la fonctionnalité responsable de la récupération du streaming
vidéo, le ROBOT sera équipé d’une caméra pour l’enregistrement vidéo, l’utilisateur doit
avoir la possibilité de récupérer le streaming directement sur l’interface de commande et
savoir exactement ce que le ROBOT filme en temps réel, ci-dessous la description :
           Cas d’utilisation n°              002
           Nom                               Récupérer le streaming vidéo
           Acteur                            Utilisateur
           Description                       Permettre de recevoir le streaming vidéo en temps
                                             réel depuis le ROBOT.

           Pré-Conditions                              ROBOT alimenté et activé,
                                                       connexion avec la partie commande établie
           Post-Conditions                   N/A
           Scénario nominal                        1.   Activer la caméra du ROBOT, et l’envoi du
                                                        streaming
                                                   2.   Activer la réception du streaming
                                                        directement sur l’application de commande
           Scénario Alternatif               N/A
           Exception                         Erreur de connexion :
                                                       Le système s’arrête
                                             Faible bande passante :
                                                     Temps de latence plus grand
                    Tableau 7 - Description du cas d'utilisation Récupérer le streaming vidéo




                                                                                                          24
                                                                       Spécifications et analyse des besoins
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   3. Le 3ème Cas- Détecter un obstacle




                                   Figure 17 - Cas d'utilisation – Détecter un obstacle

Ce diagramme représente la fonctionnalité de détecter un obstacle à proximité et calculer la
distance qui le sépare au ROBOT, on trouve une description de ce cas ci-dessous :
            Cas d’utilisation n°                003
            Nom                                 Récupérer la distance
            Acteur                              Utilisateur
            Description                         Permettre à l’utilisateur d’afficher la distance qui
                                                sépare le robot à un obstacle.
            Pré-Conditions                                ROBOT alimenté et activé,
                                                          Capteur bien fonctionnel
            Post-Conditions                     N/A
            Scénario nominal                          1.   Détecter l’obstacle
                                                      2.   Mesurer la distance
                                                      3.   Eviter l’obstacle à une distance déterminée
            Scénario Alternatif                 N/A
            Exception                           Erreur de connexion :
                                                       Pas de récupération de valeur
                          Tableau 8 - Description du cas d'utilisation Récupérer la distance




                                                                                                             25
                                                                          Spécifications et analyse des besoins
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   4. Le 4ème Cas- Détecter une fuite de gaz




                               Figure 18 - Cas d'utilisation - Détecter une fuite de gaz

Ce diagramme représente la fonctionnalité de calculer le niveau de Gaz dans l’air autours du
ROBOT et détecter s’il y a une fuite ou non, ci-dessous une description détaillée :
            Cas d’utilisation n°              004
            Nom                               Récupérer le niveau de gaz
            Acteur                            Utilisateur
            Description                       Permettre à l’utilisateur d’afficher le niveau de gaz
                                              autour détecté par le ROBOT.
            Pré-Conditions                              ROBOT alimenté et activé,
                                                        Capteur bien fonctionnel
            Post-Conditions                   N/A
            Scénario nominal                        1.   Détecter le niveau de Gaz
                                                    2.   Envoyer le niveau de gaz à l’application de
                                                         commande
                                                    3.   Lancer une Alerte en cas d’urgence
            Scénario Alternatif               N/A
            Exception                         Erreur de connexion :
                                                        Pas de récupération de valeur
                        Tableau 9 - Description du cas d'utilisation récupérer le niveau de gaz




                                                                                                           26
                                                                        Spécifications et analyse des besoins
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   5. Le 5ème Cas- Récupérer l’état du ROBOT




                              Figure 19 - Cas d'utilisation - Récupérer l’état du ROBOT

Ce diagramme présente la fonctionnalité de récupérer un ensemble d’informations et
d’indicateurs qui nous donne plus de détail sur l’état du ROBOT lorsqu’il est actif, ci-dessous
une description détaillé de ce cas:

            Cas d’utilisation n°             005
            Nom                              Récupérer l’état du ROBOT
            Acteur                           Utilisateur
            Description                      Récupérer un ensemble d’information qui représente
                                             les caractéristiques actuelles du ROBOT comme le
                                             niveau du signal, le niveau de batterie etc.
            Pré-Conditions                             ROBOT alimenté et activé,
                                                       Détection de gaz activée
            Post-Conditions                  N/A
            Scénario nominal                       1.   Récupérer automatiquement toutes les
                                                        informations sur l’interface utilisateur.
            Scénario Alternatif              N/A
            Exception                        Pas de service GPS/internet disponible:
                                                      Pas d’envoi d’information
                      Tableau 10 - Description du cas d'utilisation récupérer l'état du ROBOT




                                                                                                          27
                                                                       Spécifications et analyse des besoins
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V. Diagramme de séquence système
Pour avoir une vue séquentielle globale sur les principales fonctionnalités de notre système,
on présente de diagramme de séquence système dans la figure 15 :




                              Figure 20 - Diagramme de séquence système

Ce diagramme montre l’interaction de façon séquentielle entre l’acteur et le système.
Une première connexion doit être établie, une fois la connexion est effectuée, l’utilisateur
peut sélectionner une action à faire, lorsqu’il aura l’interface principale.
La fonctionnalité explorer un lieu consiste à faire déplacer le ROBOT dans les directions
voulues librement que ce soit en avant, arrière ou en tournant à gauche et droite, les
commandes seront envoyées à l’objet Daemon qui va exécuter ces taches directement sur le
ROBOT.
La fonctionnalité de surveiller une zone se base essentiellement sur le fait que l’utilisateur
peut recevoir le streaming vidéo directement sur l’application de commande.
Récupérer la distance à l’obstacle et le niveau de Gaz constituent aussi des fonctionnalités
prêtes à utilisés via des interfaces utilisateurs ou celui-ci peut recevoir la distance au
obstacle ainsi que le niveau de gaz en air, une action sera effectuée si le niveau de gaz ou la
distance atteint un niveau prédéfini.




                                                                                                28
                                                             Spécifications et analyse des besoins
Robot à base d’Android



VI. Diagrammes de Séquence détaillés
Dans cette partie nous présentons une étude dynamique du projet en se basant sur les
diagrammes de séquence détaillés


   1. Diagramme de séquence 1– Déplacer le ROBOT




                         Figure 21 - Diagramme de séquence – Déplacer le ROBOT

Ce diagramme de séquence représente les différentes étapes établies afin de mettre le
ROBOT en mouvement, le système sera divisé en modules actives comme suit :

        Application 1 : elle représente l’application de commande qui représente l’interface
         utilisateur d’une part et le lien sans fil avec le ROBOT d’autre part.
      Application 2 : elle représente l’application résidente qui contrôlera le ROBOT
         réellement elle fait le lien entre l’application de commande et la carte IOIO
      Carte IOIO : elle représente l’interface entre l’application Android 2 et tous les
         composants électroniques, dans ce cas les moteurs DC et les circuits associés qui
         seront détaillés dans le chapitre réalisation
      Moteurs DC : représentent les composants électroniques qui seront
         activés/désactivés via la carte IOIO
L’utilisateur doit entrer l’adresse IP du ROBOT pour pouvoir se connecter, l’application 1
tente d’établir la connexion avec l’application 2, une fois la connexion est établie, il y aura
l’activation de la carte IOIO, et l’interface de commande principale sera affichée à
l’utilisateur.

                                                                                                 29
                                                              Spécifications et analyse des besoins
Robot à base d’Android

L’utilisateur sera capable de commander le ROBOT à l’aide d’un Joystick, le faite de bouger le
Joystick va générer un ensemble de commandes suivant le sens, qui seront envoyées à
l’application 2 qui reçoit ces commandes, les traites, puis les transformer en commandes
compréhensibles par la Carte IOIO, une fois les données sont envoyés à cette carte, elle se
charge de générer des signaux de commandes vers les différents moteurs.

Lorsque l’utilisateur relâche le Joystick, l’application 1 envoi une commande spéciale d’arrêt
à l’application 2 qui envoi de même une commande à la carte IOIO pour arrêter
immédiatement les moteurs.


   2. Diagramme de séquence 2– Surveiller un lieu




                          Figure 22 - Diagramme de séquence – Surveiller un lieu

Ce diagramme de séquence représente les différentes étapes et possibilités pour assurer la
fonctionnalité de surveiller un lieu, le système sera divisé en modules actives de la même
façon comme dans le diagramme précédent.

La partie connexion est nécessaire pour pouvoir établir la suite des actions.

L’utilisateur sera capable d’activer la caméra du Smartphone situé dans le ROBOT, suite à
cette action l’application 2 se charge de lancer la caméra et d’envoyé le streaming en retour


                                                                                                   30
                                                                Spécifications et analyse des besoins
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ROBOT à base d'Android - Rapport PFE

  • 2. Robot à base d’Android DEDICACES Je dédie ce travail en témoignage de mon profond respect, mon grand amour et toute ma gratitude à : Mes chers parents, Tous les membres de ma famille, Et tous mes amis. Houssem Eddine LASSOUED i Dédicaces
  • 3. Robot à base d’Android REMERCIEMENTS C’est avec un grand plaisir que je tiens tout d’abord à exprimer toute ma reconnaissance à mon cher encadrant à ESPRIT : Mr Imed AMRI, pour l'attention qu'il a apportée à mon projet tout au long de ses divers stades allant de l’idée à la réalisation et pour ces précieux conseils. Je veux aussi, adresser mes remerciements à tous les membres de l’équipe ‘’ESPRIT MOBILE‘’ Sana, Salma, Wael, Hamza et Karray pour leurs soutien, appui et encouragement. Je suis redevable à tous mes enseignants d’ESPRIT pour leurs efforts qui ont guidé mes pas tout au long de mes études universitaires. Que tous ceux qui m'ont soutenu de près ou de loin, trouvent dans ce travail l’expression de ma reconnaissance infinie. Je tiens enfin, à exprimer l'honneur que me font les membres du jury pour avoir accepté de me prêter leur attention et évaluer mon travail. ii Remerciements
  • 4. Robot à base d’Android RESUM Le travail présenté dans ce rapport, qui a été effectué au sein d’ESPRITEC, entre dans le cadre du projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme national d’ingénieur en télécommunication. Il concerne la conception et la réalisation d’un ROBOT à base d’Android. Ce ROBOT assure un ensemble de fonctionnalités tels que l’exploration des milieux quotidiens, dangereux et inaccessibles, il assure la sécurité dans les milieux industriels, par la détection d’obstacles, détection de fuite de gaz, envoi d’alerte, par plusieurs moyens. Mots-clés: Android, Robot, Embarqué, IOIO, capteurs ABSTRACT The work presented in this report, which was performed within ESPRITEC, is part of the graduation project for the National Diploma in telecom engineering, it concern the design and implementation of an Android Based ROBOT. This ROBOT ensures a variety of features such as the exploration of daily zones, dangerous and inaccessible; it provides security in industrial sectors, obstacle detection, detection of gas leakage, sending alarm by several methods Keywords: Android, Robot, Embedded, IOIO, sensors. iii Résumé
  • 5. Robot à base d’Android TABLE DES MATIERES SIGNATURES .................................................................................................... i DEDICACES ...................................................................................................... i REMERCIEMENTS ........................................................................................... ii RESUM ........................................................................................................ iii TABLE DES MATIERES .................................................................................... iv LISTE DES FIGURES ....................................................................................... viii LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................... x INTRODUCTION GENERALE ............................................................................ 1 1. PRESENTATION GENERALE ......................................................................... 3 Introduction ............................................................................................................................ 3 I. Contexte du projet .......................................................................................................... 3 II. Présentation de l’Organisme d’Accueil ........................................................................... 3 III. Problématique du projet ............................................................................................. 4 IV. Solution proposée........................................................................................................ 5 Conclusion .............................................................................................................................. 5 2. ETAT DE L’ART ............................................................................................ 6 Introduction ............................................................................................................................ 6 I. Présentation des Solutions Existantes ............................................................................ 6 Choix de la solution ............................................................................................................. 7 Avantages de la carte IOIO.................................................................................................. 8 II. La Carte IOIO ................................................................................................................... 9 1. Présentation ................................................................................................................ 9 2. Caractéristiques Techniques et capacités ................................................................. 10 3. Plateforme de développement ................................................................................. 11 iv Table des matières
  • 6. Robot à base d’Android Conclusion ............................................................................................................................ 13 3. SPECIFICATIONS ET ANALYSE DES BESOINS .............................................. 14 Introduction .......................................................................................................................... 14 I. Gestion du projet ........................................................................................................ 14 1. Approche Agile vs. Séquentielle ............................................................................ 15 2. Choix de méthodologie .......................................................................................... 16 1. Adaptative Software Development (ASD) ............................................................ 16 2. Dynamic Software Development Method (DSDM)............................................. 16 3. eXtreme Programming (XP) ................................................................................... 16 4. Rapid Application Development (RAD) ................................................................ 17 5. Scrum ........................................................................................................................ 17 3. Choix de la méthodologie : Mobile D .................................................................. 17 II. Identification des acteurs .............................................................................................. 19 III. Spécification fonctionnelle ........................................................................................ 19 1. Vision du produit ....................................................................................................... 19 2. Besoin fonctionnels ................................................................................................. 20 3. Besoin non fonctionnels ......................................................................................... 20 4. Cas d’utilisation généraux ......................................................................................... 21 IV. Cas d’utilisations Détaillés ...................................................................................... 23 1. Le 1er Cas- Explorer un lieu .................................................................................... 23 2. Le 2ème Cas- Récupérer le Streaming Vidéo ........................................................ 24 3. Le 3ème Cas- Détecter un obstacle ........................................................................ 25 4. Le 4ème Cas- Détecter une fuite de gaz ................................................................ 26 5. Le 5ème Cas- Récupérer l’état du ROBOT.............................................................. 27 V. Diagramme de séquence système ............................................................................ 28 VI. Diagrammes de Séquence détaillés...................................................................... 29 1. Diagramme de séquence 1– Déplacer le ROBOT ............................................... 29 2. Diagramme de séquence 2– Surveiller un lieu .................................................... 30 3. Diagramme de séquence 3– Détecter un Obstacle ............................................ 31 4. Diag.de séquence 4 – Détecter une fuite de Gaz .............................................. 32 v Table des matières
  • 7. Robot à base d’Android VII. Maquettes ................................................................................................................. 33 Conclusion ............................................................................................................................ 35 4. CONCEPTION ............................................................................................ 36 Introduction ........................................................................................................................ 36 I. Diagramme de séquence objets ............................................................................... 36 II. Diagramme d’activités................................................................................................... 37 III. Diagramme de Classe ................................................................................................ 38 Conclusion ........................................................................................................................... 39 5. REALISATION ............................................................................................ 40 Introduction .......................................................................................................................... 40 I. Réalisation Logicielle .................................................................................................. 40 1. Environnement de travail .......................................................................................... 40 II. Réalisation Matérielle ................................................................................................... 48 1. Environnement de travail ....................................................................................... 48 3. Construction matérielle .......................................................................................... 53 4. Estimation du coût .................................................................................................. 55 5. Produit final .............................................................................................................. 56 a. Montage électronique Fritzing .................................................................................. 56 b. Album Photos ............................................................................................................ 57 III. Défis relevés............................................................................................................... 58 IV. Perspective & Evolution ............................................................................................ 58 V. Chronogramme ............................................................................................................. 59 CONCLUSION GENERALE .............................................................................. 60 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................ 61 ANNEXE ........................................................................................................ 62 OpenAccessory et ADK ...................................................................................................... 62 OpenAccessory.................................................................................................................. 62 ADK .................................................................................................................................... 62 Spécification Huawei Gaga U8180 ................................................................................... 63 Capteur Ultrason – Dossier Technique ............................................................................ 64 vi Table des matières
  • 8. Robot à base d’Android Motor Driver TB6612FNG .................................................................................................. 68 Capteur de Gaz (MQ5) ....................................................................................................... 72 1er Article sur Tunandroid.com ........................................................................................ 73 Participation à TUNIROBOTS2012 et premier prix ........................................................ 75 Participation à ComNet’2012 Supcom à Hammmet .................................................... 77 Participation à Droidcon Tunis 2012 (cité des sciences) ............................................... 78 vii Table des matières
  • 9. Robot à base d’Android LISTE DES FIGURES Figure 1 - Android@Home ......................................................................................................... 1 Figure 2 - Logo ESPRIT Mobile .................................................................................................... 3 Figure 3 - Différents environnement du projet ......................................................................... 4 Figure 4 - ADK de Google............................................................................................................ 6 Figure 5 - Arduino Mega2560..................................................................................................... 7 Figure 6 - IOIO – Logo officiel ..................................................................................................... 9 Figure 7 - IOIO – Distributeur Sparkfun ...................................................................................... 9 Figure 8 - Montage de la carte IOIO ......................................................................................... 10 Figure 9 - Carte IOIO ................................................................................................................. 10 Figure 10 - Classification des Pins ............................................................................................ 11 Figure 11 - Montage de l'exemple Démo ................................................................................. 13 Figure 12 - Interface de l'application Démo ............................................................................. 13 Figure 14 - Cas d’utilisation généraux du projet ..................................................................... 21 Figure 15 – Cas d’utilisation - Explorer un lieu ......................................................................... 23 Figure 16 - cas d'utilisation - Récupérer le Streaming Vidéo ................................................... 24 Figure 17 - Cas d'utilisation – Détecter un obstacle ................................................................ 25 Figure 18 - Cas d'utilisation - Détecter une fuite de gaz .......................................................... 26 Figure 19 - Cas d'utilisation - Récupérer l’état du ROBOT ....................................................... 27 Figure 20 - Diagramme de séquence système ......................................................................... 28 Figure 21 - Diagramme de séquence – Déplacer le ROBOT ..................................................... 29 Figure 22 - Diagramme de séquence – Surveiller un lieu ........................................................ 30 Figure 23 - Diagramme de séquence – Détecter un Obstacle ................................................. 31 Figure 24 - Diagramme de séquence – Détecter une fuite de Gaz ......................................... 32 Figure 25 - Maquette du ROBOT .............................................................................................. 33 Figure 26 - Maquette de l’interface principale de l’application de commande ..................... 34 Figure 27 - Diagramme de séquence objets............................................................................. 36 Figure 28 - Diagramme d'activités............................................................................................ 37 Figure 29 - Diagramme de Classe ............................................................................................. 38 Figure 30 - Logo Eclipse ............................................................................................................ 40 Figure 31 - Logo Fritzing ........................................................................................................... 41 Figure 32 - Logo Photoshop...................................................................................................... 41 Figure 33 - Logo GIT.................................................................................................................. 41 Figure 34 - Dropbox logo .......................................................................................................... 41 viii Liste des figures
  • 10. Robot à base d’Android Figure 35 - Interface de connexion .......................................................................................... 42 Figure 36 - Joystick de déplacement ........................................................................................ 42 Figure 37 - Zone d'affichage du streaming ............................................................................... 42 Figure 38 - SeekBars ................................................................................................................. 43 Figure 39 - Interface de détection de Gaz ................................................................................ 43 Figure 40 - Interface de détection de distance ........................................................................ 43 Figure 41 - Interface d'affichage d'état de Batterie ................................................................. 43 Figure 42 - Notification de connexion ...................................................................................... 44 Figure 43 - Tab d'orientation .................................................................................................... 44 Figure 44 - écran 1 - Interface de connexion ........................................................................... 44 Figure 45 - écran 2 - Interface de commande .......................................................................... 45 Figure 46 - Interface de l'application Daemon ......................................................................... 48 Figure 47 - Huawei Gaga .......................................................................................................... 49 Figure 48 - Carte IOIO ............................................................................................................... 50 Figure 49 - Plateforme de déplacement .................................................................................. 50 Figure 50 - Motor Driver........................................................................................................... 50 Figure 51 - Détecteur Ultrason ................................................................................................. 51 Figure 52 - Capteur de gaz........................................................................................................ 51 Figure 53 - Servo Moteur ......................................................................................................... 52 Figure 54 - Brackets .................................................................................................................. 52 Figure 55 - Montage du bras de la caméra .............................................................................. 52 Figure 56 - Batterie ................................................................................................................... 52 Figure 57 – Montage Carte IOIO - Smartphone ....................................................................... 53 Figure 58 – Montage électronique de la plateforme de déplacement .................................... 53 Figure 59 – Montage Carte IOIO et capteur de gaz ................................................................. 54 Figure 60 – Montage Carte IOIO et capteur ultrason .............................................................. 54 Figure 61 – Montage de la carte IOIO avec les servos moteurs .............................................. 55 Figure 62 - Estimation du coût du ROBOT................................................................................ 55 Figure 63 - Schéma électronique global ................................................................................... 56 Figure 64 - Le Robot dans sa première phase .......................................................................... 57 Figure 65 - Le Robot dans la phase intermédiaire ................................................................... 57 Figure 66 - Le Robot en phase finale ........................................................................................ 58 Figure 67 - Chronogramme général ......................................................................................... 59 Figure 68 - USB Host and Accessory Modes ............................................................................. 62 ix Liste des figures
  • 11. Robot à base d’Android LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 Comparaison entre les différentes solutions ........................................................... 7 Tableau 2 - Comparatif entre approche agile et approche classique ..................................... 15 Tableau 3 - Caractéristiques du Mobile-D................................................................................ 18 Tableau 4 - Définition du problème ......................................................................................... 19 Tableau 5 - Position du produit ................................................................................................ 19 Tableau 6 - Description du cas d'utilisation Explorer un lieu ................................................... 23 Tableau 7 - Description du cas d'utilisation Récupérer le streaming vidéo ............................. 24 Tableau 8 - Description du cas d'utilisation Récupérer la distance ......................................... 25 Tableau 9 - Description du cas d'utilisation récupérer le niveau de gaz ................................. 26 Tableau 10 - Description du cas d'utilisation récupérer l'état du ROBOT ............................... 27 Tableau 11 – Commande des Moteurs .................................................................................... 46 x Liste tableaux
  • 12. Robot à base d’Android INTRODUCTION GENERALE Android est devenu de plus en plus intéressant pour le développement de matériel. Maintenant, on devrait bientôt pouvoir brancher des manettes de jeu, un matériel personnalisé, des capteurs et autres dispositifs et de faire une plate-forme Android- Anywhere. Les nouvelles API1 de gestion de matériel permettront à tout le monde de développer des accessoires matériels pour Android, à partir d’amateurs individuels vers les grandes marques mondiales. On n’a pas à signer un NDA2, et vous n’avez pas besoin d’une licence de matériel spéciale, les aspects qui concernent la politique d’Apple n’existeront pas chez Android. On a toujours été en mesure de connecter un appareil Android à un ordinateur, mais jusqu'à quelques mois avant, il n'y avait aucun moyen pour les applications Android d’interagir avec un autre matériel via le port USB. Dans ce contexte, nous explorons un nouvel appui pour les périphériques d'entrée USB, ainsi que de nouvelles possibilités pour les applications de communiquer avec des périphériques via le port USB ou même la connectivité Bluetooth. L’une des annonces (1) les plus importantes du Google IO 20113, est l’arrivée du géant d’internet dans les systèmes domotiques et électroniques pour maison, office, industrie etc... Google devrait proposer un écosystème composé de plusieurs éléments Software et Hardware tournant autour d’Android, le tout disponible en open source. Pour satisfaire ce nouveau besoin, plusieurs sociétés ont commencé déjà des mois avant l’annonce de Google, à proposer différentes solutions, parmi lesquelles nous trouvons La carte IOIO, la solution de Ytai BEN TSVI (2) , un jeune ingénieur développeur et amateur d’électronique, qui a conçu cette carte dans son passe-temps sans savoir au préalable que son produit serait exploitable mondialement et adopté officiellement par Google (3). C’est dans ce cadre que notre projet s’inscrit : il s’agit de Concevoir, Figure 1 - Android@Home construire, développer un système embarqué intelligent basé sur 1 Application Programming Interface 2 Non-Disclosure Agreement 3 Google I/O est une conférence annuelle de deux jours, organisée par Google au Moscone Center de San Francisco, en Californie. 1 Introduction Générale
  • 13. Robot à base d’Android Android, soit un Robot à base d’Android. Tout au long de ce rapport, nous exposerons les différentes étapes de réalisation de notre projet, en commençant par une présentation des notions fondamentales relatives à la compréhension de notre sujet, ensuite nous présenterons les différentes solutions existantes et finalement dans la dernière partie, on donnera une description détaillée de la solution formulée. 2 Introduction Générale
  • 14. Robot à base d’Android 1. PRESENTATION GENERALE Introduction Nous présentons dans ce chapitre une étude préliminaire du projet. Dans un premier temps, nous présentons l’environnement du stage. Par la suite, nous décrivons la problématique, ainsi que les principaux objectifs du projet. I. Contexte du projet Dans le cadre de la formation d’ingénieurs Télécommunications à l’École Supérieure Privée d’ingénierie et de Technologies (ESPRIT), nous avons eu l’occasion d’effectuer notre projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur national en Télécommunications au sein du Laboratoire de Recherche et Développement EPRITEC attaché à ESPRIT précisément avec l’équipe ESPRIT Mobile, généralement ce projet vise à compléter notre formation universitaire acquise, durant trois ans, au sein de cet établissement, et de nous introduire dans la vie professionnelle grâce à une mise en pratique de nos connaissances, à l’utilisation des compétences acquises et à mettre en épreuve notre esprit d’ingénieur. Le projet consiste à concevoir et réaliser un ROBOT à base du système Android dans le but d’initier et d’améliorer la recherche dans le domaine Mobile/Embarqué à ESPRIT. II. Présentation de l’Organisme d’Accueil Le projet a été réalisé au sein d’ESPRITEC, l’unité de Recherche-Développement-Innovation (RDI) de l’Ecole Supérieure Privé d’Ingénierie et de Technologies (ESPRIT) situé au pôle technologique El Ghazela. Cette unité s’oriente vers la «Recherche appliquée » et privilégie deux axes : – L’axe «Technologique» : pour la maitrise des technologies avancées. Elle nécessite la mise en place d’une plate-forme pour le développement des services et l’expérimentation des nouvelles applications et des nouvelles technologies. – L’axe «Application et service» : pour développer des prototypes, des nouveaux services et applications avancées pouvant avoir des retombées industrielles et/ou socio-économique. ESPRITEC partage ses activités entre plusieurs équipes : Figure 2 - Logo ESPRIT Mobile 3 Présentation générale
  • 15. Robot à base d’Android - L’équipe ESPRIT Mobile1 réalise des Projets sur les différentes plateformes et systèmes mobile, comme Android, BlackBerry, iOS, WP7, et aussi sur la SMART TV, l’AR-Drone, ADK, Panda Board etc… – L’équipe M2M (Machine to Machine) spécialisé dans la technologie ambiante et le traitement d’image. – L’équipe Cloud travaille sur la mise en place des systèmes de Cloud Computing. – L’équipe E-GOV réalise des projets d’intégration et d’urbanisation des systèmes d’informations. Les projets entrepris mobilisent des équipes composées de plusieurs chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs et étudiants en projet de fin d’études (PFE) et projet de fin de l’année (PFA) sous la conduite d’un chef de projet. Des étudiants en PFE, Mastères ou Doctorats d’autres institutions sont aussi intégrés dans les équipes de projets dans le cadre de conventions de partenariat avec les laboratoires et unités de recherche des établissements publics. Notre projet, réalisé au sein de l’équipe ESPRIT Mobile entre également dans le cadre d’un grand projet pédagogique innovant à ESPRIT, vise à intégrer les toutes nouvelles tendances technologiques dans l’environnement pédagogique à travers des Workshops orientés, des Travaux Pratiques dirigés, et même des Produits finis à réalisés. III. Problématique du projet Pour aboutir à un système embarqué intelligent basé sur Android et qui répond aux besoins demandés par ESPRITEC et par des différents clients potentiels (entreprises, personnes), il est important de se focaliser en premier lieu sur les problématiques du projet pour pouvoir s'organiser. De la sorte, on va déterminer le périmètre d'action et de faisabilité de ce projet. Comme il est illustré à la figure 3, le projet passe par plusieurs environnements, cela commence sur la machine du développeur, en passant par une phase de réalisation matérielle, vers l’environnement de test réel pour arriver finalement à l’environnent de production. De plus, le projet peut être Figure 3 - Différents environnement du projet transféré d’un environnement à un autre plusieurs fois avant qu’il soit finalisé. 1 http://www.espritmobile.com/ 4 Présentation générale
  • 16. Robot à base d’Android La migration et le déploiement du projet d’un environnement vers un autre ne se fait pas de la même façon et ne présente pas les mêmes degrés de complexité, puisque sur l’environnement de développement, une simple compilation suffira, mais le déploiement de la solution sur les autres environnements surtout la réalisation matérielle présente plusieurs contraintes et difficultés de plus si nous voulons transférer seulement un composant ou une fonctionnalité bien spécifique, sans toucher aux autres composants ce qui rend cette manipulation délicate et pénible d’où le besoin de concevoir une approche qui permet de réaliser cette tâche. Il y a aussi d’autres scénarios possible du système qui nous obligent de concevoir une solution polyvalente tel que :  Système qui répond à des besoins spécifiques en termes de fonctionnalités.  Système qui possède une marge d’évolutivité assez grande.  Prouver la possibilité de fusionner l’intelligence d’Android avec le milieu quotidien IV. Solution proposée La solution proposée comme système embarqué intelligent basée sur le OS Android, sera un ROBOT à base d’Android, équipé avec deux applications, la première aura comme rôle d’assurer le fonctionnement interne du Robot et l’interaction avec le milieu extérieur, la deuxième permet à l’utilisateur de commander et interagir avec le ROBOT en offrant une interface graphique dotée de plusieurs fonctionnalités avancées, et une interface de connexion sans fil. Conclusion Ce chapitre nous a servi à mettre notre projet dans son cadre. En effet, notre projet de fin d’études est réalisé à ESPRITEC, et qui consiste à créer un robot intelligent basée sur Android, dans le but de suivre et accroître l’innovation technologique dans ce domaine et initier tout un nouvel horizon dans la création et l’exploitation des systèmes embarqués intelligents. Dans le chapitre suivant, nous introduirons les concepts nécessaires à la compréhension de ce projet à savoir : une présentation de la solution choisie comme concept et comme plateforme de développement logicielle et matérielle et les autres solutions existantes ainsi qu’une comparaison entre ces derniers pour mettre l’accent sur leurs points forts et faibles. 5 Présentation générale
  • 17. Robot à base d’Android 2. ETAT DE L’ART Introduction Dans ce chapitre nous allons présenter quelques notions et technologies qui vont servir à mieux comprendre notre sujet, ce chapitre sera composé de cinq parties qui seront réparties comme suit. La première partie sera consacrer à la présentation du principe et concept des solutions existantes et leurs nouveaux enjeux avec une étude comparative entre les produits similaires du marché, la seconde partie présente la carte IOIO, son architecture physique et logique ainsi toutes ces composantes pour finir avec une brève présentation de sa plateforme de développement. I. Présentation des Solutions Existantes Les systèmes embarqués ne sont pas particulièrement nouveaux, les premiers systèmes sont apparus au début des années 60. La première génération de ces systèmes a été construite sur des solutions lourdes et complexes à déployer en se basant essentiellement à la programmation bas-niveau et les résultats obtenus n’ont pas toujours été à la hauteur des espérances des utilisateurs. Il faut également ajouter que les systèmes embarqués classiques n’étaient pas suffisamment matures pour tenir véritablement les promesses de l’unification des interfaces de communications vis-à-vis l’utilisateur. Fort heureusement la situation a beaucoup changé ces derniers temps grâce à l’apparition du système mobile Open Source Android: de nouvelles plates-formes techniques embarquées plus simples et plus complètes telles que la carte IOIO, la carte Arduino (4), l’ADK de Google (5) , la PANDA BOARD et la Beagle BOARD sont apparues et le niveau de maturité des systèmes embarqués à base d’Android s’est considérablement accru. Il en résulte le début d’un grand retour des projets embarqués conçues à base d’ANDROID. Vu la présence de quelques produits exploitables sur le marché, le choix Figure 4 - ADK de Google d’une solution pour la création du ROBOT, se base sur plusieurs critères tel que le prix et les fonctionnalités offertes, la compatibilité avec les autres acteurs environnementaux tel que les composants électroniques, et surtout la réponse aux besoins demandés. 6 Etat de l’art
  • 18. Robot à base d’Android Le tableau ci-dessous présente une étude comparative entre les principales solutions sur le marché. Critères de comparaison Carte Arduino Carte Google ADK Carte IOIO Développement JAVA, C++ Sketch JAVA, C++ Sketch JAVA (+IOIO Lib) Compatibilité Versions Android V1.5 with ADB V3.1 Or V2.3.4 V1.5 and UP Dimensions 68 - 53mm 86 - 53mm 70 - 30mm Compatibilité Bluetooth Bluetooth Bluetooth Shield NATIVE (V.3) Shield Plug & Play Compatibilité OpenAccessory Non Oui Oui (V.3) Connectivité USB Hôte Oui Oui Oui Prix 75$ 80$ - 400$ 50$ Tableau 1 Comparaison entre les différentes solutions D’après le comparatif ci-dessus nous constatons que la carte IOIO est la carte la plus adaptée à la création de ce système intelligent. Choix de la solution : Les deux différences les plus significatives entre les 3 solutions sont les suivantes: ADK et ses clones ne fonctionnent que sur des appareils Android très spécifiques, tandis que la carte IOIO pourrait fonctionner sur presque n'importe quel appareil Android depuis Android 1.5. Avec ADK ou l’Arduino vous devriez écrire à la fois le côté Android (Java) et de côté carte (C++) du logiciel (Sketch (6)) et d'établir un protocole de communication (7) entre eux. Vous auriez à connaître les deux langages et deux IDE1 différents et, même si vous faites quelque chose de très trivial, il faudra une importante durée de temps pour obtenir quelque chose qui fonctionne de manière fiable. Avec IOIO, vous écrivez simplement le côté d'Android. Il suffit d’inclure une bibliothèque appelée IOIOLib dans l’application, ce qui fournit une API qui vous permet de contrôler les broches de la carte IOIO et ses fonctions comme s'ils étaient physiquement connectés à votre Android. Vous n'avez pas besoin de se soucier du fait qu'il y a un processeur distinct, des protocoles de communication, etc… Si vous vous en tenez un Dongle Bluetooth dans IOIO au lieu d'un câble USB à l'Android, il communiquera sans fil avec l’appareil. La bonne chose est que votre application n'a pas besoin de s'en soucier, et vous pourrez même revenir en arrière lorsque votre application est en cours d'exécution. IOIO Supporte officiellement le protocole OpenAcessory (ADK)2 de Google. Cette nouvelle fonctionnalité est actuellement réalisée en mode bêta. Les Informations techniques disponibles sur le wiki Figure 5 - Arduino Mega2560 1 Integrated Development Environment 2 Le terme "ADK" Accessory Development Kit : est souvent utilisé comme synonyme de "OpenAccessory", lorsqu’on dit que cette carte supporte ADK ça veut dire qu'elle supporte le protocole OpenAccessory. 7 Etat de l’art
  • 19. Robot à base d’Android IOIO. La façon dont cela fonctionne est que la carte IOIO sera capable de communiquer avec le périphérique Android via le protocole OpenAccessory. Lorsque ce n'est pas supporté, il sera parfaitement switcher à ADB1. Cela vous permet de connecter la même carte IOIO aux deux types de dispositifs, les nouveaux et les anciens. L’application peut très facilement être portée sur le nouveau mode, cela ne nécessite que quelques non-intrusive modifications aux métadonnées de l’application. Avantages de la carte IOIO La carte IOIO Supporte toutes les versions Android - puisque elle fonctionne aussi bien avec OpenAccessory et l’ADB elle peut communiquer avec une très grande variété de dispositifs Android existants, en s'appuyant sur OpenAccessory quand elle existe et en tirant parti des fonctionnalités supplémentaires de l’ADB. D'autres cartes, qui ne prennent pas en charge de l’ADB, sont limitées à tous, sauf aux derniers appareils Android sur le marché. Fonctionnalité - IOIO est presque identique à Arduino Mega (figure 5) en termes de nombre de broches (pins) et de fonctions. La seule différence est le nombre de canaux PWM (IOIO-9, Mega-16) et les canaux de TWI (IOIO-3, Mega-1). Coût - à 50 $, IOIO semble actuellement être la carte la moins chère commercialisée et disponible sur le marché. Une alternative à proximité est une version DIY, ce qui coûte 55 $ et nécessite une certaine amélioration de plus. Développement de haut niveau - les autres cartes nécessite à la fois une application Android et un code intégré en C pour la carte, la conception de votre propre protocole de communication. IOIO fait tout cela automatiquement, il ne reste qu’écrire le code Android de l’application, En utilisant une API Java de haut niveau pour contrôler les fonctions de la carte. Support Forum et Wiki - IOIO a un groupe de discussion active et une extensive documentation wiki, qui continue de croître rapidement. Le projet IOIO est engagé aussi bien dans la communauté amateur que dans la communauté professionnelle Dimensions - IOIO est probablement la plus petite carte, presque aussi petit qu’on pourrait obtenir avec 48 broches E/S, des broches d'alimentation et d'un connecteur USB. Il est beaucoup plus petit que la carte ADK. Bootloader - firmware - IOIO comprend un chargeur de démarrage sécurisé, qui permet les mises à niveau à effectuer à travers un appareil Android. Alimentation - IOIO possède un commutateur-mode à 5V capable de délivrer jusqu'à 1,5 A. Cela permet de charger simultanément un appareil Android et alimenter deux servos moteurs standard sans problème. Quelques autres cartes nécessitent une alimentation de 5V externe pour soutenir ce cas d'utilisation. En outre, IOIO a un limiteur intégré qui permet de limiter le courant de charge d'Android. Ceci est très utile pour les configurations fonctionnant sur batterie, lorsque vous ne voulez pas l'appareil Android à vider votre 1 Android Debug Bridge 8 Etat de l’art
  • 20. Robot à base d’Android batterie. Open-Source - Contrairement à certaines des autres solutions, le matériel de l'IOIO, le Firmware et le logiciel(les APIs) sont totalement open-source avec une licence FreeBSD (très permissive). Cette approche a été choisie parce que selon l’inventeur c'est ce qui marche le mieux pour la communauté des amateurs, et permet aux gens de personnaliser le produit pour leurs besoins, contribuer au projet, le comprendre mieux et concurrencer sur son prix. En conclusion, la carte IOIO est très compétitive avec les autres plates-formes compatibles OpenAccessory, d’où le choix d’utiliser cette carte lors de ce projet. Figure 6 - IOIO – Logo officiel II. La Carte IOIO 1. Présentation IOIO (prononcez: yo-yo) est un produit qui vous permet de connecter des circuits électroniques à un appareil Android et de les contrôler à partir d'une application Android. Il est composé d'une petite carte PCB (2.7x1.2 "= 7x3cm) spécialement conçu pour être piloté via un dispositif Android (avec version d'OS 1.5 et sup.) par le biais de son port USB Ce pilotage s'effectuera via des API JAVA™ simples et intuitives que vous utilisez dans votre application Android qui gère toutes les communications avec la carte sans avoir recours à une programmation embarquée bas Figure 7 - IOIO – Distributeur Sparkfun niveau, ni au moindre programmateur externe). Aucune modification de l'appareil Android est nécessaire - vous éviter la complication de la modification et l'annulation de la garantie. Dès lors le module IOIO permettra à votre système Android d'interagir avec le monde extérieur en lui permettant de disposer de ports d'entrée/sorties tout ou rien, de sortie PWM, d'entrée analogiques, de liaison SPI™, I2C™, UART... 9 Etat de l’art
  • 21. Robot à base d’Android IOIO est disponible pour achat en ligne à partir du site officiel de SparkFun Electronics1. La totalité du logiciel et du matériel sont à 100% open-source sous une licence permissive. 2. Caractéristiques Techniques et capacités La carte électronique est construite autour d’un microcontrôleur PIC série 24F, qui dispose d’une connexion USB hôte. Il suffit donc de la relier à l’aide d’un câble USB à un périphérique Android (OS v1.5 minimum) pour que la carte IOIO interprète des commandes reçues par une application. Pour mieux comprendre c’est quoi la carte IOIO et comment utiliser au mieux ses caractéristiques, cette section prend une brève tournée à travers ce produit et fournit des introductions aux quelques-unes de ses caractéristiques et ses capacités. Figure 9 - Carte IOIO Figure 8 - Montage de la carte IOIO Pour les spécifications techniques, la carte IOIO se compose de : 1. Connecteur USB (type A) connecteur femelle: Permet de connecter l'appareil Android. 2. GND pins (9 pins): prise de terre. 3. VIN pins (3 pins): Utilisé pour l'alimentation à la carte. Tension entre 5V-15V doit être fournie. 4. 5V pins (3 pins): Normalement, utilisée comme sortie 5V lorsque la carte est alimentée à partir de VIN. Peut être utilisé comme entrée 5V en cas VIN n'est pas connecté. 5. 3.3V pins (3 pins): 3,3 V en sortie. 6. I/O pins (48 pins, numérotées 1-48): Des broches E/S. Certains ont des fonctions spéciales, voir ci-dessous:  48 pins d’entrées/sorties (peuvent fonctionner comme des entrées et sorties numériques.) 1 http://www.sparkfun.com/ 10 Etat de l’art
  • 22. Robot à base d’Android  16 entrées analogiques (10-bits)  Jusqu’à 9 sorties PWM  Jusqu’à 4 liaisons séries UART  Jusqu'à 3 canaux SPI.  Jusqu’à 3 liaisons TWI (I2C-compatible) 7. LED d'alimentation: S'allume lorsque la carte IOIO est sous tension. 8. Stat LED: S'allume brièvement lors de la mise sous tension, puis devient sous le contrôle des applications. 9. MCLR pin: Non normalement utilisé. Son but est de programmer le Firmware nouveau Bootloader sur la carte IOIO. 10. Charge Current Trimmer (CHG): Permet de régler la quantité de courant de charge fourni sur la ligne VBUS de l'USB à l'appareil Android. Tourner dans le sens (+) augmente de courant de charge. 11. Régulateur de tension 5v - 1,5 A : Peut charger l'appareil Android ainsi que la puissance d'un couple de petits moteurs. 12. Bootloader : intégré sur la carte, permettant la mise à niveau du Firmware en direct à partir d’une application sur l’appareil Android. Figure 10 - Classification des Pins 3. Plateforme de développement Dans cette section, nous allons jeter un œil à l'architecture de la carte IOIO du point de vue d'un développeur. La carte IOIO offre un ensemble de logiciels et Firmware disponible en téléchargement via la page Github 1officielle du Développeur (8). 1 GitHub est un service web d'hébergement et de gestion de développement de logiciels, utilisant le programme Git 11 Etat de l’art
  • 23. Robot à base d’Android Le pack se compose de :  IOIOLib (V3.23) : API JAVA officielle pour le développement sous Android  Image IOIO Bootloader (v3.23) : pour mettre à jour le Bootloader de la carte  Firmware Image (v2) : pour mettre à jour le Firmware de la carte IOIO  L’application IOIO Manager (9) : elle permet de gérer les images des applications ainsi que les images de Bootloader IOIOLib – Principe de développement : IOIOLib est une bibliothèque Android, qui permet à votre application Android de contrôler la carte IOIO. Elle expose un ensemble d'interfaces Java, couvrant les différentes fonctions de la carte électronique. Lorsque vous générez votre application, IOIOLib se fait emballé dans votre fichier Apk, afin que votre application soit autonome et ne nécessite aucune installation supplémentaire sur l'appareil Android qui l'exécute. L'ensemble du code est pur Java, dépendant uniquement de la norme Android 1.5 (ou version ultérieure). IOIOLib est tout documenté au format Javadoc standard, et cette documentation est destinée à être complète et être utilisée comme référence pendant le codage. Dans ce qui suit, nous essayons de couvrir une utilisation de la bibliothèque à partir d'une approche commune de cas d'utilisation plutôt que d'être 100% formelle. La bibliothèque est organisée en plusieurs packages Java. Le package ioio.api contient toutes les APIs publiques pour contrôler la IOIO. Ceci est le package de notre application qui sera utilisé. Dedans, le paquet ioio.api.exception contient certaines exceptions levées par l'API IOIO. Le paquet ioio.impl contient la mise en œuvre de ces interfaces et n'est pas destinée à être utilisée directement. Le paquet ioio.util contient des utilitaires utiles qui peuvent vous rendre la vie un peu plus facile lors de l'écriture des applications ioio, mais ne fournissent pas les fonctionnalités de base. Ce paquet contient une classe, qui sert de classe de base pour notre application basée sur IOIO, qui gère automatiquement la bonne connexion / déconnexion à la carte IOIO en réponse à des événements d'application. IOIOLib – Utilisation : (sous Eclipse) La dernière version de IOIOLib peut être téléchargée depuis la page Téléchargements (10).  Extraire IOIOLib à un endroit où vous voulez normalement garder vos projets Android.  L'importer dans Eclipse en utilisant Fichier> Importer ... > Général> Projets existants dans Workspace ..., puis choisissez le répertoire IOIOLib vous venez de créer et cliquez sur Terminer.  Il référence de votre projet d'application, conformément à ces instructions  Assurez-vous que votre application déclare android.permission.INTERNET. Cela peut se fait en ouvrant le fichier AndroidManifest.xml qui se trouve à la racine de votre projet, allez à l'onglet Permissions> Ajouter ... > Permissions Utilisateur> 12 Etat de l’art
  • 24. Robot à base d’Android Sélectionnez android.permission.INTERNET sous "Nom".  Assurez-vous que vous avez activé le débogage USB sur votre appareil Android, en allant dans Paramètres> Applications> Développement> Activer le débogage USB. Voici à quoi ressemble un exemple de HelloIOIO public class MainActivity extends IOIOActivity { ... class Looper extends BaseIOIOLooper { private DigitalOutput led_; @Override protected void setup() throws ConnectionLostException { led_ = ioio_.openDigitalOutput(0, true); } public void loop() throws ConnectionLostException { led_.write(!button_.isChecked()); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { } } } @Override protected IOIOLooper createIOIOLooper() { return new Looper(); } } Cette Application permettra d’allumer la LED numéro 0 de la carte IOIO via un Bouton Figure 13 Figure 12 - Interface de l'application Démo Figure 11 - Montage de l'exemple Démo Conclusion Dans ce chapitre, nous avons passé en revue les différentes notions nécessaires à la compréhension de notre sujet et nous avons mené une étude comparative entre les différentes approches et solutions disponibles pour réaliser un système embarqué basé sur Android. Puisque ce projet est notre premier contact avec le milieu Android embarqué, il nécessite beaucoup de recherche et dès le début nous savions que selon nos découvertes nous serons amenés à changer les spécifications, avec ces contraintes. 13 Etat de l’art
  • 25. Robot à base d’Android 3. SPECIFICATIONS ET ANALYSE DES BESOINS Introduction Après avoir présenté le cadre général de notre projet, nous allons, dans ce chapitre, entamer la phase de spécification et d’analyse des besoins. En effet, tout au long de ce chapitre, nous allons identifier et préciser les besoins à satisfaire. Ces besoins représentent aussi les fonctionnalités à réaliser dans notre application, ce chapitre sera présenté sous forme de « User cases » et « Sequence Diagrams »- scénarios. Nous commençons ce chapitre avec une description de la gestion de notre projet Le choix d’une méthode agile est évident et après une comparaison entre les principales méthodes agiles, nous allons choisir la méthodologie la plus adéquate pour réaliser ce projet. I. Gestion du projet Trop souvent, de bonnes idées de projet n’aboutissent pas, du fait d’une mauvaise organisation. Pour améliorer nos chances de réussite, nous devons choisir une méthode de développement de logiciels pour notre application. La discipline de gestion des projets comporte deux grandes branches de méthodologie, les méthodes classiques (ou Séquentielle) et les méthodes agiles. Nous allons dans cette partie présenter ces deux approches, faire une brève description des différentes méthodologies, et présenter la méthodologie que nous allons l’adaptée en spécifiant les avantages et la compatibilité avec notre cas de figure. 14 Spécifications et analyse des besoins
  • 26. Robot à base d’Android 1. Approche Agile vs. Séquentielle Pour bien choisir notre type de méthodologie de travaille nous avons dressé le tableau 2-6 qui présente une comparaison entre les deux approches par thème. (11) Thème Approche Séquentielle Approche agile Cycle de vie En cascade ou en V, sans Itératif et incrémental. rétroaction possible, phases séquentielles. Planification Prédictive, caractérisée par des Adaptative avec plusieurs niveaux de plans plus ou moins détaillés sur planification avec ajustements si la base d’un périmètre et nécessaires au fil de l’eau en fonction d’exigences définies au début du des changements survenus. projet. Documentation Produite en quantité importante Réduite au strict nécessaire au profit comme support de d’incréments fonctionnels communication, de validation et opérationnels pour obtenir le feedback de contractualisation. du client. Équipe Une équipe avec des ressources Une équipe responsabilisée où spécialisées, dirigées par un chef l’initiative et la communication sont de projet. privilégiées, soutenue par le chef de projet. Qualité Contrôle qualité à la fin du cycle Un contrôle qualité précoce et de développement. Le client permanent, au niveau du produit et du découvre le produit fini. processus. Le client visualise les résultats tôt et fréquemment. Changement Résistance voire opposition au Accueil favorable au changement changement. inéluctable, intégré dans le processus. Processus lourds de gestion des changements acceptés. Suivi de Mesure de la conformité aux Un seul indicateur d’avancement : le l’avancement plans initiaux. nombre de fonctionnalités implémentées et le travail restant Analyse des écarts. affaire. Gestion des risques Processus distinct, rigoureux, de Gestion des risques intégrée dans le gestion des risques. processus global, avec responsabilisation de chacun dans l’identification et la résolution des risques. Pilotage par les risques. Mesureur succès Respect des engagements initiaux Satisfaction client par la livraison de en termes de coûts, de budget et valeur ajoutée. de niveau de qualité. Tableau 2 - Comparatif entre approche agile et approche classique pour la gestion de projet Maintenant que nous connaissons mieux les différences majeures entre approches traditionnelles et approches agiles à travers la comparaison faite ci-dessus nous avons opté 15 Spécifications et analyse des besoins
  • 27. Robot à base d’Android pour une approche agile pour gérer notre projet. 2. Choix de méthodologie Puisque nous avons choisie d’adopter une approche agile pour gérer notre projet nous allons maintenant choisir quelle méthode agile à suivre tout au long de la réalisation de notre Projet. Pour choisir une méthode nous citons, tout d’abord, quelque unes parmi les principales méthodes agiles, par ordre alphabétique, avec leurs caractéristiques principales. 1. Adaptative Software Development (ASD) Ses caractéristiques principales sont :  Focaliser sur l’objectif.  Se baser sur des composants.  Itérer.  Découper le temps et fixer des deadlines (timeboxing).  Piloter le projet par les risques.  Accepter le changement. 2. Dynamic Software Development Method (DSDM) DSDM se base sur neuf principes :  Implication active des utilisateurs.  Autonomie et pouvoir de décision des équipes.  Livraisons fréquentes.  Adéquation aux besoins des clients comme seul critère d’acceptation du produit.  Développement itératif et incrémental.  Modifications réversibles.  Définition globale macroscopique des besoins.  Intégration des tests dans tout le cycle de vie.  Collaboration et coopération entre toutes les parties prenantes. 3. eXtreme Programming (XP) XP repose sur quatre valeurs :  Communication : l’effort de communication entre les différents intervenants est indispensable pour atteindre l’objectif commun. Nous devons privilégie la communication directe, dans le recueil et la clarification des besoins, dans la planification des itérations, dans la répartition et l’exécution des travaux.  Simplicité : la solution la plus simple est la meilleure pour atteindre les objectifs ; grâce à cette simplicité, l’application pourra évoluer facilement, si nécessaire. La simplicité est applicable au client dans la définition de ces besoins, dans le choix des outils et du processus.  Feedback : le retour d’information est essentiel pour valider le fait que le projet est sur la bonne voie : tests unitaires pour valider le fonctionnement du code, intégration continue 16 Spécifications et analyse des besoins
  • 28. Robot à base d’Android pour détecter des anomalies, tests fonctionnels pour valider la conformité aux besoins, livraisons fréquentes…, autant de pratiques qui rendent plus aisées les adaptations éventuelles, sans attendre le terme du projet.  Courage : le courage est nécessaire aussi bien chez le client que chez les développeurs. Pour mener à bien un projet XP, le client doit avoir le courage de donner un ordre de priorité à ses exigences, de reconnaitre que certains de ses besoins ne sont pas toujours très claires. Le développeur doit aussi avoir le courage de modifier l’architecture même si le développent est déjà bien avancée, de jeter du code existant et d’accepter qu’il est parois plus rapide et efficace de réécrire une portion de code à zéro plutôt que de bricoler du code existant. 4. Rapid Application Development (RAD) RAD n’est pas à proprement parler une méthode agile, mais c’est une approche (semi)itérative incrémentale préconisant un usage intensif des techniques de communication facilitée. 5. Scrum Les valeurs mises en avant par Scrum sont les suivantes :  Transparence : La transparence garantit que tous les indicateurs relatifs à l’état du développement sont visibles par tous ceux qui sont intéressés par le résultat du produit. Non seulement la transparence pousse à la visibilité mais ce qui est rendu visible doit être bien compris ; cela signifie que ce qui est vu est bien le reflet de la réalité. Par exemple, si un indicateur annonce que le produit est fini (ou une partie seulement du produit), cela doit être strictement équivalent à la signification de fini définie par l’équipe.  Inspection : Les différentes facettes du développement doivent être inspectées suffisamment souvent pour que des variations excessives dans les indicateurs puissent être détectées à temps.  Adaptation : Si l’inspection met en évidence que certains indicateurs sont en dehors des limites acceptables, il est probable que le produit résultant sera également inacceptable si on ne réagit pas ; le processus doit donc être ajusté rapidement pour minimiser les futures déviations. Une étude de ces différentes méthodologies révèle qu’elles ont un tronc commun, mais elles se différencient par leur degré de formalisme, les revues, le rythme du projet, le nombre et la longueur des itérations et à la taille de projets. Après cette étude comparative notre choix s’est focaliser sur deux méthode Scrum et XP, mais nous avons choisi XP puisque la qualité principale de cette dernière est la simplicité de plus cette méthode privilégie une équipe autonome, malgré que nous n’avons pas respecté une caractéristique fondamentale de XP qui est le travail en binôme, ce qui n’est le cas avec notre projet, puisqu’il est réalisé par un seul développeur. 3. Choix de la méthodologie : Mobile D Tandis que beaucoup de méthodes agiles ont été présentées, aucune d’elles n’est 17 Spécifications et analyse des besoins
  • 29. Robot à base d’Android spécifiquement visée pour le développement mobile et surtout pour notre cas. Mobile-D est une approche agile pour l’équipement mobile qui est basé sur XP (eXtrême Programing), la méthodologie Crystal (Scalability) et Rational Unified Proces (Assurance de cycle de vie). Elle est conçue pour rencontrer les caractéristiques spécifiques de développement de l’application mobile et le standard de qualité de l’industrie. Le travail de développement est divisé en différentes phases qui sont l’exploration, initialisation, production, stabilisation, et test et correction du système. Il se dégage de ce qui précède que nous allons suivre la méthodologie XP (eXtreme Programing) qui est un processus de développement logiciel agile. XP propose un cycle de développement itératif incrémental, qui fusionne les trois phases de conception, de réalisation et de test pour chaque itération du logiciel à réaliser. En faisant la combinaison des avantages des trois méthodes, Mobile-D satisfait les caractéristiques du développement requis, Cela est représenté dans le tableau 3 suivant : Caractéristiques de Rational Logiciel Mobile Mobile-D Changement élevée En raison du changement élevé des Incertitude élevée, environnement d’environnement exigences, on a besoin de dynamique: Centaines de nouveau de l’approche de développement téléphones portables sont fabriqués incrémental et itératif chaque année Petite équipe de Les petites équipes peuvent réagir Majorité de logiciel mobile sont développement plus rapidement, partager développés par micro (<10) ou l’information, peu de moyennes (<250) entreprises, La taille documentation est nécessaire de l’équipe est souvent inférieure à 20 personnes Client identifiable Pour éviter le malentendu Nombre potentiellement illimité d’affaires d’utilisateur. Client d’affaires plus facile à identifier, par exemple distributeur Environnement de Flexible, extensive, etc… Utilise souvent Java et C++ développement d’objet orienté Non sécurité Les échecs ne causent pas la perte Majorités de logiciel mobile existant critique des vies sont pour le but de divertissement. Les équipement mobiles sont non fiables Logiciel de niveau Les grands systèmes embarqués Tandis que les systèmes mobiles sont d’application exigent la communication étendue complexes et fortement dépendants, les et mécanismes de vérification. applications mobiles peuvent être applications autonomes Petit système Moins de conception d’Up front La taille des applications mobiles varie, requise mais généralement elles sont moins que 10.000 lignes de code Cycle de Pour les buts de la rétroaction Les cycles de développement varient. En développement rapide général, les applications mobiles court peuvent être développés de 1 à 6 mois Tableau 3 - Caractéristiques du Mobile-D 18 Spécifications et analyse des besoins
  • 30. Robot à base d’Android II. Identification des acteurs L’acteur de notre Système Intelligent (Robot) s’intercale entre 3 types d’utilisateurs selon l’environnement d’exploitation, soit les entreprises (principalement industrielles) ou les personnes physiques pour des besoins personnelles, ou les établissements de Recherche (Universités, Laboratoires,…). Ces utilisateurs jouent presque le même rôle ce qui nous permet de dire que notre application n’a qu’un seul acteur qu’on l’appelle dorénavant UTILISATEUR. III. Spécification fonctionnelle Nous commençons par présenter la vision et le use case général de notre projet puis nous découpons le projet sous forme de scénarios. 1. Vision du produit Pendant les premières réunions avec le responsable à ESPRITEC (Equipe ESPRIT Mobile) nous avons discuté les différents côtés de notre projet ce qui nous a permis de définir l’énoncé du problème, l’impact de la problématique, ce que permet le produit, et la position du produit à réaliser dans son environnement et par rapport à l’existant, comme montré dans les deux tableaux suivants: Le problème d’intégration de solutions intelligentes dans le monde réel en utilisant l’intelligence logicielle disponible(Android). Affecte les milieux domotiques, industriels, … L’impact du problème est manipulation délicate et trop de temps perdu pour interagir avec le milieu quotidien d’une façon automatisée Une solution réussite une manipulation plus raffiné des fonctionnalités à assurer permettrait par le système intelligent, une interaction efficace avec le monde extérieur Tableau 4 - Définition du problème Pour ESPRITEC Type de produit ROBOT(Hardware) + 2 applications mobiles. Qui permet d’assurer différentes types de fonctionnalités comme l’exploration, la sécurité, la surveillance, la réaction intelligente. A la différence de les systèmes embarqués existants, Limité en fonctionnalités, Programmables généralement en langage bas niveau, et ne communique pas avec les moyens disponibles pour tout le monde (Smartphone, Tablet, Navigateur Web). Tableau 5 - Position du produit 19 Spécifications et analyse des besoins
  • 31. Robot à base d’Android 2. Besoin fonctionnels a. Explorer un lieu Le ROBOT doit être explorateur, il doit être doté de capacités de déplacement, dans les différentes directions y inclut les rotations à gauche et à droite, l’utilisateur doit être capable de le faire déplacer à volonté et à distance. b. Récupérer le Streaming Vidéo L’application de commande doit récupérer le streaming vidéo à partir de la caméra du ROBOT, pour permettre à l’utilisateur de le visualiser directement. c. Détecter un obstacle Le ROBOT doit être capable de détecter un obstacle à une portée définie, et de l’éviter, en donnant en temps réel des indications sur la distance qui le sépare de cet obstacle. d. Détecter une fuite de gaz Le ROBOT doit être capable de détecter le niveau de gaz (type à définir après) dans l’air, et de lancer une alarme lorsqu’il détecte une fuite et un niveau élevé. e. Lancer une Alerte en cas d’urgence Le ROBOT doit être capable d’activer une alerte et d’envoyer des notifications par les moyens disponibles (Email/SMS) en cas d’urgence. f. Avoir l’état du Robot L’utilisateur sera capable de récupérer un ensemble d’information concernant l’état actuel du ROBOT, soit le niveau du signal wifi, le niveau de batterie, les 3 axes du ROBOT dans l’espace pour détecter les inclinaisons, la géolocalisation etc... 3. Besoin non fonctionnels a. Ergonomie L’application de commande doit respecter les standards de l’interfaçage Homme-Machine, en offrant à l’utilisateur une interface ergonomique et une bonne expérience d’utilisation. L’apparence de cette interface est principalement caractérisée par des composants, des formes, des couleurs et la disposition des éléments. b. Contraintes techniques et matérielles La partie technique et matérielle du ROBOT doit être adaptée aux besoins du projet et doit être totalement contrôlable et gérable via la partie logicielle et d’une façon transparente à l’utilisateur. 20 Spécifications et analyse des besoins
  • 32. Robot à base d’Android c. Contraintes d’utilisation L’interface utilisateur doit être simple et facile à comprendre pour que l’utilisateur puisse bénéficier des fonctionnalités du système. d. Contraintes de performance Le temps de réponse de tout le système doit être acceptable pour une utilisation en temps réel. Le système doit être stable et sûr. e. Automatisation partielle Le système doit être d’une façon partielle automatisé, dans la communication ROBOT-Utilisateur et inversement, et dans les différentes parties de détection. f. Maintenabilité Les différents modules développés du système doivent être faciles à maintenir. Pour cela, le code doit être lisible et bien structuré. Nous devons respecter les standards de codage concernant par exemple les noms des attributs et des variables, les noms des méthodes ainsi que la disposition des commentaires. 4. Cas d’utilisation généraux Pour avoir une vue globale sur les grandes lignes de notre système, les spécifications générales sont synthétisées sous la forme du diagramme UML des cas d’utilisation de la figure 3-17 : ce schéma résume les actions que peut effectuer l’utilisateur du projet. Figure 14 - Cas d’utilisation généraux du projet 21 Spécifications et analyse des besoins
  • 33. Robot à base d’Android Cas d’utilisation 1: Explorer un lieu L’utilisateur sera capable de déplacer le ROBOT à distance, directement à travers une interface dédiée équipée avec les composants nécessaires, une certaine communication avec le ROBOT sera établie au préalable, puis les commandes de déplacements seront envoyés instantanément au ROBOT, qui se charge de la réception des commandes, du traitement, et de l’exécution des ordres. La possibilité d’orienter la caméra du ROBOT pour visionner une certaine zone précise aussi entre dans cette idée d’explorer des lieux. Cas d’utilisation 2 : Récupérer le Streaming Vidéo Le ROBOT se charge d’enregistrer en temps réel une partie du flux vidéo depuis la caméra, l’envoyé à l’application de commande, et ainsi de suite. Cas d’utilisation 3 : Récupérer la distance à un obstacle L’utilisateur doit avoir la possibilité de récupérer à tout moment la distance à l’obstacle le plus proche directement sur l’interface de commande. Le ROBOT se charge d’activer, stabiliser le capteur et d’exécuter à tout moment cette fonctionnalité, une possibilité de prendre une décision si la distance calculée est moins d’une certaine valeur. Cas d’utilisation 4 : Afficher le niveau de gaz L’utilisateur doit avoir la possibilité de récupérer à tout moment le niveau de gaz directement sur l’interface de commande. Le ROBOT se charge d’activer, stabiliser le capteur et d’exécuter à tout moment cette fonctionnalité, et d’être en mode écoute s’il y aura un changement dans le niveau de gaz. Cas d’utilisation 5 : Activer une Alerte Email/SMS En cas d’urgence le ROBOT peut envoyer des alertes SMS/Email à un correspondant et lancer une alerte sonore Cas d’utilisation 6 : Récupérer l’état du ROBOT L’utilisateur peut recevoir un ensemble d’information depuis le ROBOT : Afficher l’orientation du ROBOT : cette information est obtenu directement depuis l’accéléromètre intégré dans le Smartphone du ROBOT, cette information nous donne une indication sur l’inclinaison du ROBOT, l’activation de la géolocalisation sera aussi disponible en OUTDOOR. Afficher l’état du signal WIFI : cette information est primordiale pour l’utilisateur pour garder la connectivité au ROBOT, une fois le signal est faible, une alerte sera affichée à l’écran directement et avant la coupure de connexion. 22 Spécifications et analyse des besoins
  • 34. Robot à base d’Android Afficher l’état de la batterie : elle permet à l’utilisateur de connaitre le pourcentage de batterie du ROBOT et de savoir une approximation du temps restant avant l’alimenter. IV. Cas d’utilisations Détaillés Cette section sera consacrée à la présentation des cas d’utilisations principales. 1. Le 1er Cas- Explorer un lieu Figure 15 – Cas d’utilisation - Explorer un lieu Ce diagramme représente les différents aspects de ce que nous appelons exploration des lieux, que nous présentons dans ce tableau : Cas d’utilisation n° 001 Nom Explorer un lieu Acteur Utilisateur Description Permettre de déplacer librement le Robot et explorer un lieu bien déterminé. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  connexion avec la partie commande établie Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Commander le ROBOT à distance pour le faire déplacer en avant/arrière, le faire tourner à gauche/droite Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Le système s’arrête Tableau 6 - Description du cas d'utilisation Explorer un lieu 23 Spécifications et analyse des besoins
  • 35. Robot à base d’Android 2. Le 2ème Cas- Récupérer le Streaming Vidéo Figure 16 - cas d'utilisation - Récupérer le Streaming Vidéo Ce diagramme représente la fonctionnalité responsable de la récupération du streaming vidéo, le ROBOT sera équipé d’une caméra pour l’enregistrement vidéo, l’utilisateur doit avoir la possibilité de récupérer le streaming directement sur l’interface de commande et savoir exactement ce que le ROBOT filme en temps réel, ci-dessous la description : Cas d’utilisation n° 002 Nom Récupérer le streaming vidéo Acteur Utilisateur Description Permettre de recevoir le streaming vidéo en temps réel depuis le ROBOT. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  connexion avec la partie commande établie Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Activer la caméra du ROBOT, et l’envoi du streaming 2. Activer la réception du streaming directement sur l’application de commande Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Le système s’arrête Faible bande passante :  Temps de latence plus grand Tableau 7 - Description du cas d'utilisation Récupérer le streaming vidéo 24 Spécifications et analyse des besoins
  • 36. Robot à base d’Android 3. Le 3ème Cas- Détecter un obstacle Figure 17 - Cas d'utilisation – Détecter un obstacle Ce diagramme représente la fonctionnalité de détecter un obstacle à proximité et calculer la distance qui le sépare au ROBOT, on trouve une description de ce cas ci-dessous : Cas d’utilisation n° 003 Nom Récupérer la distance Acteur Utilisateur Description Permettre à l’utilisateur d’afficher la distance qui sépare le robot à un obstacle. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  Capteur bien fonctionnel Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Détecter l’obstacle 2. Mesurer la distance 3. Eviter l’obstacle à une distance déterminée Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Pas de récupération de valeur Tableau 8 - Description du cas d'utilisation Récupérer la distance 25 Spécifications et analyse des besoins
  • 37. Robot à base d’Android 4. Le 4ème Cas- Détecter une fuite de gaz Figure 18 - Cas d'utilisation - Détecter une fuite de gaz Ce diagramme représente la fonctionnalité de calculer le niveau de Gaz dans l’air autours du ROBOT et détecter s’il y a une fuite ou non, ci-dessous une description détaillée : Cas d’utilisation n° 004 Nom Récupérer le niveau de gaz Acteur Utilisateur Description Permettre à l’utilisateur d’afficher le niveau de gaz autour détecté par le ROBOT. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  Capteur bien fonctionnel Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Détecter le niveau de Gaz 2. Envoyer le niveau de gaz à l’application de commande 3. Lancer une Alerte en cas d’urgence Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Pas de récupération de valeur Tableau 9 - Description du cas d'utilisation récupérer le niveau de gaz 26 Spécifications et analyse des besoins
  • 38. Robot à base d’Android 5. Le 5ème Cas- Récupérer l’état du ROBOT Figure 19 - Cas d'utilisation - Récupérer l’état du ROBOT Ce diagramme présente la fonctionnalité de récupérer un ensemble d’informations et d’indicateurs qui nous donne plus de détail sur l’état du ROBOT lorsqu’il est actif, ci-dessous une description détaillé de ce cas: Cas d’utilisation n° 005 Nom Récupérer l’état du ROBOT Acteur Utilisateur Description Récupérer un ensemble d’information qui représente les caractéristiques actuelles du ROBOT comme le niveau du signal, le niveau de batterie etc. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  Détection de gaz activée Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Récupérer automatiquement toutes les informations sur l’interface utilisateur. Scénario Alternatif N/A Exception Pas de service GPS/internet disponible:  Pas d’envoi d’information Tableau 10 - Description du cas d'utilisation récupérer l'état du ROBOT 27 Spécifications et analyse des besoins
  • 39. Robot à base d’Android V. Diagramme de séquence système Pour avoir une vue séquentielle globale sur les principales fonctionnalités de notre système, on présente de diagramme de séquence système dans la figure 15 : Figure 20 - Diagramme de séquence système Ce diagramme montre l’interaction de façon séquentielle entre l’acteur et le système. Une première connexion doit être établie, une fois la connexion est effectuée, l’utilisateur peut sélectionner une action à faire, lorsqu’il aura l’interface principale. La fonctionnalité explorer un lieu consiste à faire déplacer le ROBOT dans les directions voulues librement que ce soit en avant, arrière ou en tournant à gauche et droite, les commandes seront envoyées à l’objet Daemon qui va exécuter ces taches directement sur le ROBOT. La fonctionnalité de surveiller une zone se base essentiellement sur le fait que l’utilisateur peut recevoir le streaming vidéo directement sur l’application de commande. Récupérer la distance à l’obstacle et le niveau de Gaz constituent aussi des fonctionnalités prêtes à utilisés via des interfaces utilisateurs ou celui-ci peut recevoir la distance au obstacle ainsi que le niveau de gaz en air, une action sera effectuée si le niveau de gaz ou la distance atteint un niveau prédéfini. 28 Spécifications et analyse des besoins
  • 40. Robot à base d’Android VI. Diagrammes de Séquence détaillés Dans cette partie nous présentons une étude dynamique du projet en se basant sur les diagrammes de séquence détaillés 1. Diagramme de séquence 1– Déplacer le ROBOT Figure 21 - Diagramme de séquence – Déplacer le ROBOT Ce diagramme de séquence représente les différentes étapes établies afin de mettre le ROBOT en mouvement, le système sera divisé en modules actives comme suit :  Application 1 : elle représente l’application de commande qui représente l’interface utilisateur d’une part et le lien sans fil avec le ROBOT d’autre part.  Application 2 : elle représente l’application résidente qui contrôlera le ROBOT réellement elle fait le lien entre l’application de commande et la carte IOIO  Carte IOIO : elle représente l’interface entre l’application Android 2 et tous les composants électroniques, dans ce cas les moteurs DC et les circuits associés qui seront détaillés dans le chapitre réalisation  Moteurs DC : représentent les composants électroniques qui seront activés/désactivés via la carte IOIO L’utilisateur doit entrer l’adresse IP du ROBOT pour pouvoir se connecter, l’application 1 tente d’établir la connexion avec l’application 2, une fois la connexion est établie, il y aura l’activation de la carte IOIO, et l’interface de commande principale sera affichée à l’utilisateur. 29 Spécifications et analyse des besoins
  • 41. Robot à base d’Android L’utilisateur sera capable de commander le ROBOT à l’aide d’un Joystick, le faite de bouger le Joystick va générer un ensemble de commandes suivant le sens, qui seront envoyées à l’application 2 qui reçoit ces commandes, les traites, puis les transformer en commandes compréhensibles par la Carte IOIO, une fois les données sont envoyés à cette carte, elle se charge de générer des signaux de commandes vers les différents moteurs. Lorsque l’utilisateur relâche le Joystick, l’application 1 envoi une commande spéciale d’arrêt à l’application 2 qui envoi de même une commande à la carte IOIO pour arrêter immédiatement les moteurs. 2. Diagramme de séquence 2– Surveiller un lieu Figure 22 - Diagramme de séquence – Surveiller un lieu Ce diagramme de séquence représente les différentes étapes et possibilités pour assurer la fonctionnalité de surveiller un lieu, le système sera divisé en modules actives de la même façon comme dans le diagramme précédent. La partie connexion est nécessaire pour pouvoir établir la suite des actions. L’utilisateur sera capable d’activer la caméra du Smartphone situé dans le ROBOT, suite à cette action l’application 2 se charge de lancer la caméra et d’envoyé le streaming en retour 30 Spécifications et analyse des besoins