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SdE2 - Systèmes embarquées
- 2. We choose to go to the moon John F. Kennedy
- 3. Eben Upton, CBE • Britannique • University of Cambridge • Boardcom • Inventeur de Raspberry Pi
- 4. Contenu • Systèmes embarquées • Exemples • Systèmes d'exploitation embarqués • Tock 4
- 5. Systèmes embarquées • Ordinateurs utilisées pour – Automatisations – Industrie – Control du systèmes • Deux types – Microcontrôleur – Ordinateur
- 6. Apollo Guidance Computer (DSKY) • 2,048 MHz • 4096 B RAM • ~ 70 KB ROM • Interface - DSKY
- 7. Apollo Guidance Computer (DSKY)
- 8. Android • Téléphones • D’horloges • Voitures • TV
- 9. Microcontrôleurs si Ordinateurs • Systèmes simple • Control de matériel • Vitesse petit • Mémoire limité • GPIO • PWM • ADC • Travail avec un seul programme • Processeur normal • Vitesse grand • Beaucoup de mémoire • GPIO • Travail avec un système d’exploitation
- 10. Firmware Software Microcontrôleurs si Ordinateurs
- 12. BeagleBone Black
- 13. micro:bit v2
- 14. Proprietes • Processeur (Sistem on a Chip - SoC) • Boot • Batterie • Ecran • Broches (pins)
- 15. Processeur Ordinateurs • ARM – 32 biti - v6, v7 – 64 biti - v8 • MIPS – In routere • x86 – Atom – Quark • RISC-V Microcontrôleurs • AVR – ATmega – Attiny • PIC – PIC8 – PIC16 – PIC32 • ARM – ARM Cortex M0, M3, M4 • RISC-V
- 16. System on a Chip - SoC • Processeur • Mémoire • Carte maire • Carte de son • Carte video •16
- 17. System on a chip - SoC
- 19. Microcontrôleurs STM32 $30 ARM Cortex M0, M3, M4 ESP32-C3 $45 RISC-V WiFi Internet Particle $35 ARM WiFi Internet
- 20. Raspberry Pi $35 1000 MHz ARMv8, GPU 1 - 8 GB RAM Compute Module Beaglebone Black $45 1 GHz ARM, GPU 512 MB RAM 4 GB Flash Up Board $120 1.84 GHz Intel Atom 1, 2 sau 4 GB RAM Ordinateurs
- 21. UDOO Neo $50 i.MX 6 Solo ARM, GPU ARM M4 512 MB or 1 GB RAM Parallella $99 1 GHz Dual Core Zynq ARM 16 or 64 Epiphany CPUs Intel® Galileo $50 400 MHz Quark x86 256 MB RAM Intel® Edison $70 1 GHz Dual Core Atom x86 1 GB RAM WiFi BLE 4 GB Flash Ordinateurs
- 22. Fonctions limité • Floating Point Unit – Soft Float – le compilateur fait la un simulation – Hard Float – le compilateur écrit instructions pour le FPU • Exécutes par le SE si le FPU n’existe pas
- 23. Ecran • Sans écran – Router (interface web) • Ecran texte – POS • Petit écran – Machine à laver • Ecran normal mais avec petit taille – Cafetière Ecran
- 24. Broches (pins) • Broches Digitales – Valeur LOW (0) ou HIGH (1) • Les broches sont – Batteries (OUTPUT) – Voltmètres (INPUT)
- 25. Sortie • Les broches sont équivalente d’un batterie – LOW – 0V – HIGH – 5V, 3.3V or 1.8V •25
- 26. Entre • Nous mesurons la tension aux bornes
- 27. Modulation de largeur d'impulsion • On doit defini % pour “high” cycle – 0 – 0% – 255 – 100% • Dépend de la bibliothèque utilisée • Implémentation – Hardware – Software • Utilisation – LED dimming – Servo Motors
- 28. Convertisseurs analogiques-numériques • Mesurer la tension • Valeur par n bits – 0 - 1023 Image from http://www.centerpointaudio.com/Analog-VS-Digital.aspx
- 29. SE pour les systèmes embarquées • FreeRTOS – AmazonRTOS • Conitki OS • RIOT OS • Zephyr • Tock 29
- 30. Tock • Un système d'exploitation intégré préemptif (fonctionne sur des MCUs) – Cortex-M – RISC-V • Utilise la protection de la mémoire (MPU requis) • A un noyau et un espace utilisateur séparés – la plupart des systèmes d'exploitation embarqués ont la philosophie du logiciel monobloc • Exécute des applications non approuvées dans l'espace utilisateur • Noyau (et pilotes) écrits en Rust • Applications écrites en C/C++ ou Rust (tout langage qui pouvant être compilé)
- 31. Pile du système d'exploitation
- 32. Application (Process) • Exécutable autonome – compilé sans noyau Tock • Protection de la mémoire – Régions MPU • Peut (seg)fault • Code relocalisable – où le compilateur le permet • IPC – découverte de services
- 33. Mémoire
- 34. Tock exécutable • Tock Binary Format – TBF – En-tête Tock avec exigences de mémoire et de chargement – binaire du processus • Tock Application Bundle – TAB – plusieurs fichiers TBF pour plusieurs architectures – ARM M0, M3, M4, RV32-IMAC and RV32-IMC
- 35. Tock exécutable
- 36. Tockloader • Gérer les applications Tock • Utilise des fichiers TAB • Écrit en Python • Nécessite une mise en œuvre pour plusieurs cartes • Petit App Store
- 38. Example
- 40. Mot clés • Systèmes embarquées • ordinateurs • microcontrôleurs • Système en temps réel • GPIO • PWM • ADC • Firmware • Software • SoC • RTOS • ARM • PIC • AVR • MIPS • Tock • MPU • TBF • TAB • Tockloader 40
- 41. Questions 41