Système
Un système est un agencement dans lequel tous ses ensembles unitaires fonctionnent ensemble selon un ensemble de règles. Il peut aussi être défini comme une façon de travailler, d’organiser ou d’effectuer une ou plusieurs tâches selon un plan fixe. Par exemple, une montre est un système d’affichage du temps. Ses composants suivent un ensemble de règles pour indiquer l’heure. Si l’un de ses composants tombe en panne, la montre s’arrête de fonctionner. On peut donc dire que, dans un système, tous ses sous-composants dépendent les uns des autres.
Système embarqué
Comme son nom l’indique, embarqué signifie quelque chose qui est attaché à une autre chose. Un système embarqué peut être considéré comme un système matériel informatique dans lequel sont intégrés des logiciels. Un système embarqué peut être un système indépendant ou faire partie d’un grand système. Un système embarqué est un système basé sur un microcontrôleur ou un microprocesseur qui est conçu pour effectuer une tâche spécifique. Par exemple, une alarme incendie est un système embarqué ; il ne détectera que la fumée.
Un système embarqué a trois composants –
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Il a du matériel.
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Il a un logiciel d’application.
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Il a un système d’exploitation en temps réel (RTOS) qui supervise le logiciel d’application et fournit un mécanisme pour laisser le processeur exécuter un processus selon la planification en suivant un plan pour contrôler les latences. Le RTOS définit le mode de fonctionnement du système. Il fixe les règles pendant l’exécution du programme d’application. Un système embarqué à petite échelle peut ne pas avoir de RTOS.
Nous pouvons donc définir un système embarqué comme un système de contrôle en temps réel basé sur un microcontrôleur, piloté par logiciel, fiable.
Caractéristiques d’un système embarqué
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Simple fonction – Un système embarqué effectue généralement une opération spécialisée et fait la même chose de manière répétée. Par exemple : Un pager fonctionne toujours comme un pager.
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Très contraint – Tous les systèmes informatiques ont des contraintes sur les métriques de conception, mais celles d’un système embarqué peuvent être particulièrement serrées. Les métriques de conception sont une mesure des caractéristiques d’une implémentation telles que son coût, sa taille, sa puissance et ses performances. Il doit avoir une taille lui permettant de tenir sur une seule puce, doit être suffisamment rapide pour traiter les données en temps réel et consommer un minimum d’énergie pour prolonger la durée de vie de la batterie.
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Réactif et temps réel – De nombreux systèmes embarqués doivent continuellement réagir aux changements dans l’environnement du système et doivent calculer certains résultats en temps réel sans aucun délai. Prenons l’exemple d’un régulateur de vitesse de voiture ; il surveille et réagit en permanence aux capteurs de vitesse et de freinage. Il doit calculer les accélérations ou les décélérations de manière répétée dans un temps limité ; un calcul retardé peut entraîner une défaillance du contrôle de la voiture.
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Base de microprocesseurs – Il doit être basé sur un microprocesseur ou un microcontrôleur.
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Mémoire – Il doit avoir une mémoire, car son logiciel s’embarque généralement dans la ROM. Il n’a pas besoin de mémoires secondaires dans l’ordinateur.
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Connecté – Il doit avoir des périphériques connectés pour connecter des dispositifs d’entrée et de sortie.
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Systèmes HW-SW – Le logiciel est utilisé pour plus de fonctionnalités et de flexibilité. Le matériel est utilisé pour les performances et la sécurité.
Avantages
- Facilement personnalisable
- Faible consommation d’énergie
- Faible coût
- Performances avancées
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Inconvénients
- Effort de développement élevé
- Temps de mise sur le marché plus long
Structure de base d’un système embarqué
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L’illustration suivante montre la structure de base d’un système embarqué –
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Capteur – Il mesure la quantité physique et la convertit en un signal électrique qui peut être lu par un observateur ou par tout instrument électronique comme un convertisseur A2D. Un capteur stocke la quantité mesurée dans la mémoire.
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Convertisseur A-D – Un convertisseur analogique-numérique convertit le signal analogique envoyé par le capteur en un signal numérique.
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Processeur & ASIC – Les processeurs traitent les données pour mesurer la sortie et la stocker dans la mémoire.
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Convertisseur D-A – Un convertisseur numérique-analogique convertit les données numériques fournies par le processeur en données analogiques
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Actuateur – Un actionneur compare la sortie donnée par le convertisseur D-A à la sortie réelle (attendue) stockée dans celui-ci et stocke la sortie approuvée.
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