% EMB7010 — Construction de logiciel en environnement embarqué % UQAM — Département d'informatique % Plan de cours — Hiver 2022 * Horaires, locaux et enseignants: Responsable(s) du cours ======================= Coordination ------------ Bégin, Guy PK-4825 Enseignement ------------- Brosseau, Yannick Groupes: 030 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. Modalité d'enseignement ----------------------- Cours de 3 heures et un laboratoire de 3 heures/semaine. Préalables académiques ---------------------- - Pour les étudiants du profil électronique du DESS en systèmes embarqués : - INF7331 - Programmation procédurale et construction de systèmes - INF7336 - Algorithmes et structures de données - Pour les étudiants du baccalauréat en systèmes informatiques et électroniques : - MIC5111 - Systèmes embarqués 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 l'omniprésence des systèmes embarqués, leur utilité et leur variété - D'utiliser les différentes composantes d'une plateforme matérielle via une application logicielle - De connaître les caractéristiques principales d'un système temps réel - De coder une application embarqué avec un système d'exploitation embarqué à source libre - 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 - D'être familier avec le cycle de développement et de vie d'un logiciel embarqué Contenu du cours ================ Voici un aperçu des thèmes que seront traités dans ce cours. Section 1 : Introduction (1 semaine) - Présentation du plan de cours - Définition, historique, enjeux, domaine d'application - Exemples de sytèmes embarqués - Survol des langages dans l'embarqué (C/C++, assembleur, etc.) Section 2 : Architecture d'un système embarqué et environnement de développement (3 semaines) - Connaître sa plateforme matérielle et la documentation associée - Construire son programme (compiler, éditer les liens, localiser) - Télécharger et déboguer son programme - Apprendre à gérer certains aspect de la plateforme matérielle: - Mémoires et registres - Initialisation - Interruptions - Périphériques simples Section 3 : Système d'exploitation embarqué (5 semaines) - Systèmes d'exploitation (tâches, ordonnanceur, synchronisation des tâches, gestion de interruptions, etc.) et chargeur de démarrage - Particularités des systèmes temps-réel - Linux embarqués (Noyau, patch RT, distributions) - Survol de divers RTOS Section 4 : Cycle de vie d'un logiciel embarqué (1 semaine) - Validation d'un logiciel embarqué - Simulation - Mise à jour du micrologiciel Section 5 : Communiquer avec le monde et l'utilisateur (3 semaines) - Périphériques avancés (contrôleurs USB, Ethernet et de mémoire externe) - Protocole USB - Protocole sans-fil Wifi, Zigbee, BLE - Interfaces utilisateurs Section 6 : Optimisation d'un système embarqué (1 semaine) - Techniques d'optimisation pour un code plus rapide, réduire la consommation de puissance et/ou sauver de l'espace mémoire - Gestion de puissance des CPUs - Options d'optimisation des compilateurs (Le nombre de semaine attribué à chaque section pourra varier en cours de session) Modalités d'évaluation ====================== DESCRIPTION DATE PONDÉRATION ----------------------------------- ---------------------------- ------------- Présentation d'une analyse de cas \- 10 % Travaux pratiques Spécifiée dans les énoncés 45 % Examen final Fin du trimestre 45 % PRÉSENTATION D'UNE ANALYSE DE CAS --------------------------------- Chaque étudiant devra effectuer une analyse détaillée pour un produit nécessistant un système embarqué. Le cas à analyser sera présenté par le professeur. L'analyse devra présenter un choix de plateforme matériel, une architecture logiciel et les justifications requises. Cette étude conduira à une présentation en classe. La présentation sera notée en partie par les pairs. TRAVAUX PRATIQUES EN LABORATOIRE -------------------------------- 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. Le détail de chaque laboratoire sera disponible sur Moodle et présenté en classe. ### 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 FINAL ------------ 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. Calendrier détaillé du cours ============================ Le calendrier détaillé du cours sera accessible sur la page Moodle du cours. 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.