% EMB7010 — Construction de logiciel en environnement embarqué % UQAM — Département d'informatique % Plan de cours — Hiver 2020 * Horaires, locaux et enseignants: Responsable(s) du cours ======================= Coordination ------------ Bégin, Guy PK-4825 poste 4081 Enseignement ------------- Migliorini, Cédric PK-4115 poste 3699 Description du cours ==================== Ce cours vise à permettre aux étudiants d'acquérir les connaissances et les compétences qui permettent de faire le développement et l'intégration d'applications dans des environnements embarqués. Processeurs (entrée/sortie, mode superviseur et déroutement); plateformes de traitement embarquées (bus processeur, mémoire, périphériques d'entrée/sortie, interfaces); structures et services des systèmes d'exploitation; construction de programme (patrons de conception, test); compilation; processus et multi-tâches, changement de contexte; politiques d'ordonnancement temps-réel; services d'un système d'exploitation temps-réel; mécanismes de communication entre processus; réseaux pour systèmes embarqués; études de cas dans un environnement de développement. Préalables académiques : Cours de 3 heures et un laboratoire de 3 heures/semaine. Objectif du cours ================= Ce cours vise à familiariser les étudiants aux différents aspects de la programmation pour l'embarqué. Il vise notamment à comprende le fort couplage existant entre le logiciel et la plateforme matérielle sur laquelle le logiciel s'exécute afin de produire un code efficace. Spécifiquement, l'étudiant qui complète le cours avec succès sera capable : - De comprendre pourquoi les systèmes embarqués sont si populaires; - De connaître les compétences recherchées chez un développeur de logiciel embarqué; - De coder efficacement pour mettre en oeuvre les périphériques d'une plateforme matérielle; - De connaître les caractéristiques principales d'un système d'exploitation temps réel; - De coder une application embarqué à l'aide d'un système d'exploitation temps réel; - D'utiliser certains périphériques plus évolués pour augmenter la fonctionnalité d'un système embarqué; - De connaître quelques techniques d'optimisation du code pour une plus grande performance. Contenu du cours ================ Voici un aperçu des thèmes que seront traités dans ce cours. Chapitre 1 : Introduction - Présentation du plan de cours - Définition, enjeux, domaine d'application exemples des sytèmes embarqués; compétences d'un développeur de logiciel embarqué - Les langages dans l'embarqué (C/C++, assembleur, etc.) Chapitre 2 : Architecture d'un système embarqué et environnement de développement - Connaître sa plateforme matérielle - Construire son programme (compiler, éditer les liens, localiser) - Télécharger et déboguer son programme - Interruptions - Mémoires et périphériques Chapitre 3 : Système d'exploitation temps réel - Systèmes d'exploitation (tâches, ordonnanceur, synchronisation des tâches, gestion de interruptions, etc.) - L'exemple de µC/OSIII - L'exemple de FreeRTOS - L'exemple de Linux embarqué Chapitre 4 : Périphériques plus évolués - Augmenter la fonctionnalité (contrôleurs USB, Ethernet et de mémoire externe) - Protocole USB Chapitre 5 : Optimisation d'un système embarqué - Techniques d'optimisation pour un code plus rapide, réduire la consommation de puissance et/ou sauver de l'espace mémoire - Options d'optimisation des compilateurs Modalités d'évaluation ====================== ------------------------ ---------------------------- ------------- DESCRIPTION DATE PONDÉRATION Présentation d'un RTOS \- 10 % Travaux pratiques Spécifiée dans les énoncés 45 % Examen final Fin du trimestre 45 % ------------------------ ---------------------------- ------------- PRÉSENTATION D'UN RTOS Chaque étudiant devra effectuer une étude détaillée d'un système d'exploitation temps réel (RTOS) utilisé dans l'embarqué. Le choix du RTOS est à la discrétion du professeur (suggestions possibles des étudiants). Cette étude conduira à une présentation en classe. La présentation sera notée en partie par les pairs. TRAVAUX PRATIQUES La mise en pratique des concepts vus en classe se fera par la réalisation de travaux pratiques en laboratoire, faisant appel à différents environnements de développement et chaînes d'outils. Ces travaux seront réalisés par équipe de deux étudiants. REMISE DES RAPPORTS Les rapports doivent être rendus électroniquement par l'intermédiaire du site Moodle du cours. Les travaux remis en retard seront pénalisés, à raison de 20 % de la note globale par jour (incluant samedi, dimanche et congés) de retard. Exceptionnellement (par ex., panne de Moodle), une copie pourra être rendue par courriel régulier. Chaque fichier doit être nommé de façon à ce qu'on puisse identifier les membres de l'équipe (par exemple, par l'utilisation d'initiales), de même que le titre de la manipulation / simulation. Si plusieurs versions d'un même rapport sont remises, un numéro de version significatif doit être inclus dans le nom. Attention : des erreurs de titres pourraient faire que des copies ne soient pas corrigées, ou que des résultats soient confondus par mégarde. Le format de fichier pour les documents doit absolument être PDF (Portable Document Format), ce qui assure que ce qui est rendu est conforme à la version de l'étudiant et ne risque pas d'être modifié par la suite. Un rapport doit normalement être présenté en un seul fichier, avec annexes, le cas échéant, pour les codes sources, etc. Un guide détaillé disponible sur le site du cours, donne davantage d'informations sur la présentation des rapports de laboratoire. Les règlements concernant le plagiat seront strictement appliqués. Pour plus de renseignements, veuillez consulter le site suivant : EXAMEN Une moyenne d'au moins 50 % à l'examen est exigée pour réussir le cours. L'utilisation de documentation personnelle (notes de cours, manuels) à l'examen sera limitée à quelques pages de notes personnelles. Médiagraphie ============ \^(V R) BARR, M. & MASSA, A. - Programming Embedded Systems with C and GNU Development Tools - 2nd edition. 2006. \^(V R) WHITE, E. - Making Embedded Systems - 2011 \^(V R) LEWIS, D. W. - Fundamentals of Embedded Software with the ARM Cortex-M3 - 2013 \^(V R) LABROSSE, J. J. - µC/OS-III, the Real-Time Kernel - 2009 \^(S R) Compaq, HP, Intel, Lucent, Microsoft, NEC, Philips - Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0 - 2000 \^(V R) LABROSSE, J. J. \[ET AL.\] - Embedded Software: Know It All - 2008 \^(V R) PECKOL, J.K. - Embedded Systems: A Contemporary Design Tool - 1st Edition. 2008 \^(V C) GANSSLE, J., BARR, M. - Embedded Systems Dictionary - 2003 \^(V C) LIPIANSKY, E. - Embedded Systems Hardware for Software Engineers - 2011 \^(V C) GANSSLE, J. - The Art of Designing Embedded Systems - 2008 \^(V C) SMITH, W.A. - C Programming for Embedded Microcontrollers - 2008 \^(V C) HAMACHER, C., VRANESIC, Z., ZAKY, S., MANJIKIAN, N. - Computer Organization and Embedded Systems - 2012 AUTRES LECTURES D'autres documents seront soumis pour lecture durant la session. La liste sera tenue à jour sur le site web du cours.