Thème N°7 : Informatiqueembarquée et objets

connectés

SciencesNumériques et

Technologie

CoursInformatique embarquée et objets

connectés

1 : Historique

Date Commentaire Illustration

1947 Invention du transistor aux États-Unis par John BARDEEN, William SHOCKLEY et Walter BRATTAIN. Ce composant électronique peut être comparé à un interrupteur commandé et permit la miniaturisation des composants électroniques.

1967 Le premier système embarqué fut l’AGC (Apollo Guidance Computer) utilisé pour la navigation et le pilotage des vaisseaux spatiaux (module de commande et lunaire) des missions Apollo. Le système possédait une capacité mémoire de 72ko pour une dimension de 61x32x17cm.

1971 Intel 4004 fut le premier processeur réalisé, présentant une fréquence de 740kHz. Il a été conçu par Intel.

1982 Le premier objet connecté fut un distributeurde Coca Cola de l’Université de Carnegie-Mellon à Pittsburgh (Pennsylvanie – États-Unis). Les capteurs qui l’équipaient permettaient de connaître l’état du distributeur, son stock et la fraîcheur des boissons.

1984 Mise en service de l’A320 qui fut le premier avion de ligne équipé d’écrans numériques et dont les commandes sont entièrement électriques et informatisées.

1998 Mise en service du métro Meteor (METro Est-Ouest Rapide) entièrement piloté par ordinateur (sans conducteur) sur la ligne 14 de Paris.

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1999 Introduction de l’expression « Internet des objets (Internet Of Things) par l’entrepreneur britannique Kevin ASHTON. L’expression désigne l’ensemble des objets pouvant être connectés sur internet afin d’échanger des informations, communiquer ou interagir avec des utilisateurs.

2007 Arrivée du premier smartphone (mobile multi-fonctions) dans le commerce : l’I-phone. Il réunit dans un appareil portatif plusieurs fonctions : téléphone, messagerie,accès internet, écran tactile, interface homme - machine, capteurs, etc).

2 : Système informatique embarqué

Visualiser la vidéo :https://www.youtube.com/watch?v=DOECi_ZKaYI

2.1 : Définition

Un système informatique embarqué est un système électronique et informatique autonome dédié àune tâche bien précise et souvent temps réel (qui se dit d’un système dont les contraintestemporelles sont aussi importantes que la/les tâches à réaliser).

2.2 : Structure

Un système informatique embarqué est un système qui reçoit et traite des informations provenant decapteurs. Il va piloter des actionneurs en fonction du programme enregistré dans leprocesseur.Le processeur est l’organe en charge du traitement de l’information et du pilotage.

2.2.1 : Capteur

Un capteur est un dispositif permettant de prélever de l’information. Il convertit une grandeurphysique (température, cap, vitesse, etc) en une grandeur électrique représentative de la grandeurprélevée.

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2.2.2 : Actionneur

Un actionneur est un dispositif permettant d’agir sur son environnement à partir d’un ordre fourni parle processeur.

Exemple : moteur, vérin, etc.

2.2.3 : Processeur

Un processeur est un composant électronique composé de transistors exécutant le programme reçuafin que le système réalise les actions / tâches voulues.

3 : Interface Homme Machine (IHM) et objet connecté

Une Interface Homme Machine (IHM) est un dispositif permettant :• à l’homme de piloter, envoyer des ordres à la machine ;• à la machine de retourner des informations relatives à des états, au moyen de voyants,

d’afficheurs, etc.

Une IHM peut être :• directement intégrée à la machine, comme l’AGC (Apollo Guidance Computer) ;• ou « détachée » de la machine comme un objet connecté mais nécessitant un raccordement à

un réseau pour la machine et l’IHM.

4 : Algorithme et programmation

Dans cette partie, le langage de programmation utilisé sera le Python.

4.1 : Définition

Un algorithme décrit une suite ordonnée d’actions et de décisions qu’il faut exécuter pour accomplirune tâche donnée.On parle aussi de langage algorithmique.L’algorithme peut être comparé à une recette de cuisine. Il faut suivre une succession d’étapesordonnées afin d’obtenir un plat, un dessert.

Un algorithme est la réécriture du cahier des charges du produit afin de structurer et organiser larédaction du futur programme informatique.

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Un programme informatique utilise un langage, une structure, une syntaxe précise (Python, C++,Java, HTML, etc) qui sera ensuite intégré au processeur afin que le système réponde aux besoinsformulés par le cahier des charges.

Exercice 1 : Réaliser l’activité 5 du chapitre 7 Informatique embarquée et objets connectés dumanuel (p. 140).

4.2 : Variable, constante, type et affectation

4.2.1 : Variable

Un programme est amené à traiter de l’information venant d’organes divers et variés(capteur, interrupteur, clavier d’ordinateur, etc) pouvant varier dans le temps . Cetteinformation sera enregistrée dans une variable.

Exemple : L’âge d’une personne est une variable car il change tous les ans.

4.2.2 : Constante

Un programme est amené à réaliser des calculs pour lesquels la grandeur utilisée ne varie pas. On l’appelle une constante.

Exemple : Le nombre π est une constante.

4.2.3 : Affectation

L’action d’enregistrer une information dans une variable est appelée « affectation » . Elle est

représentée en algorithme par le symbole « ← ».

Exemple : Algorithme Python

age ← age + 1 age = age + 1

4.2.4 : Type

Il est important de connaître, lors de la rédaction d’un algorithme et d’un programme, le « type » de lavariable et de la constante . Cela permet d’anticiper les résultats des opérations que l’onva pouvoir réaliser avec. Les principaux types sont :

Nom Désignation Exemple

Les nombres entier int -1, 3, 0, 6, 72, etc

Les nombres décimaux (flottant) float -2.93, -1, 10, 13.27, 34.5, etc

Les chaînes de caractères str (string) « Bonjour », « Stop ! », etc

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4.3 : Structure d’un algorithme

Un algorithme, comme un programme, est une suite ordonnée d’actions et de décisions qui peuventêtre organisées suivant trois familles de structures en fonction de ce que l’on souhaite réaliser :

• structure linéaire ;• structure alternative ;• structure itérative / répétitive.

4.3.1 : Structure linéaire

La structure linéaire se caractérise par une suite d’actions à exécuter successivement dans l’ordreénoncé.

Exemple : Algorithme Python

DébutAfficher (« Saisir votre symbole »)Lire symboleAfficher (mon_symbole)

Fin

print (« Saisir votre symbole »)symbole = input()print (mon_symbole)

4.3.2 : Structure alternative

La structure alternative n’offre que deux issues possibles à la poursuite de l’algorithme / programme .Ces deux issues s’excluent mutuellement.

Exemple : Algorithme Python

DébutSi symbole = mon_symbole

AlorsAfficher (« ex aequo »)

SinonAfficher (« quelqu’un a gagné »)

Fin SiFin

if symbole == mon_symbole :print (« ex aequo »)

else :print (« quelqu’un a gagné »)

4.3.3 : Structure itérative / répétitive

La structure itérative, aussi appelée répétitive, se caractérise par une répétition de l’exécutiond’actions, de décisions. Il en existe deux principales :

• Tant que Faire ;• Pour Faire.

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4.3.3.1 : Tant que Faire

La structure Tant que Faire est une structure répétitive utilisée lorsqu’on ne connaît pas le nombre derépétitions.

Exemple : Algorithme Python

DébutTant que epaisseur < distance Faire

epaisseur ← epaisseur * 2nb_plis ← nb_plis + 1

Fin Tant queAfficher ( nb_plis )

Fin

while epaisseur < distance :epaisseur = epaisseur *2nb_plis = nb_plis +1

print (nb_plis)

4.3.3.2 : Pour Faire

La structure Pour est une structure répétitive utilisée lorsque l’on connaît le nombre de répétitions dela boucle.

Exemple : Algorithme Python

DébutPour nb_manche de 1 à 3 Faire

Afficher (« Saisir ...»)Lire (symbole)

Fin PourFin

for nb_manche in range (3) :print (« Saisir ... »)symbole = input()

4.4 : L’indentation

Afin de faciliter la lecture d’un algorithme, d’un programme (même si en Python cela est renduobligatoire par sa syntaxe), il est important de l’indenter . Cela consiste à ajouter unetabulation en début d’une nouvelle structure (itérative, alternative, etc) et de la retirer à la fin.

Exemple : Algorithme indenté Algorithme non indenté

DébutSi symbole = mon_symbole

AlorsAfficher (« ex aequo »)

SinonAfficher (« quelqu’un a gagné »)

Fin SiFin

DébutSi symbole = mon_symboleAlorsAfficher (« ex aequo »)SinonAfficher (« quelqu’un a gagné »)Fin SiFin

De l’exemple on peut conclure qu’il est plus facile de lire l’algorithme indenté que non indenté.

Exercice 2 : Réaliser l’activité 7 du chapitre 7 Informatique embarquée et objets connectés dumanuel (p. 141).

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