EMB7000 - Introduction aux systèmes embarqués

Plan de cours Automne 2019

Horaires, locaux et enseignants
Version PDF du plan de cours

Responsable(s) du cours

Coordination

Boukadoum, A. Mounir

PK-4540

poste 4565

boukadoum.mounir@uqam.ca

Description du cours

Ce cours vise à familiariser les étudiants avec les grandes familles de solutions utilisées en systèmes embarqués. Il permettra aussi aux étudiants de maîtriser le langage et la terminologie propres au domaine des systèmes embarqués. Introduction aux systèmes embarqués; aspects matériels et logiciels; systèmes d’exploitation pour systèmes embarqués; processeurs à usage spécifique et processeurs à usage général; mémoires; périphériques et interfaces; mécanismes de communication et protocoles associés; détection et gestion des défaillances; sécurité des systèmes embarqués; systèmes de commande et régulation; environnements de conception; cycle de vie et étapes du développement d’un système embarqué; exemples de conception.

Préalables académiques :

Cours de 3 heures et un laboratoire de 3 heures/semaine.

Objectif du cours

Introduire l’étudiant aux systèmes embarqués et à leur applications dans les systèmes de mesure et de commande en temps-réel. L’emphase est mise sur le design de systèmes à microcontrôleurs et sur les aspects pratiques de leur réalisation. Le cours s’adresse aux étudiants ayant déjà une connaissance préalable des circuits analogiques et numériques, et des microprocesseurs; il vise principalement à initier l’étudiant à la conception et réalisation d’un système d’instrumentation au complet. Le cours magistral analyse les différents aspects et est complété par des expériences de laboratoire pour a pratique. L’enseignement vise l’apprentissage des différentes étapes de conception et de réalisation matérielles et logicielles, et la discussion avec les étudiants est favorisée.

Contenu du cours

Introduction

Définition d’un système embarqué; survol des différents types de systèmes embarqués; défis du design et métriques de conception; technologies de mise en oeuvre et outils de conception.

Microcontrôleurs

Différences entre microcontrôleur, microprocesseur, DSP et FPGA; différentes familles de microcontrôleurs : architectures, description des membres, jeu d’instructions, émulation ; exemples de programmation; survol d’une famille typique.

Modules et périphériques d’entrée-sortie standard

Chronomètres, temporisateurs et chiens de garde; interfaces de communication sérielle : UART, I2C, SPI, USB, PWM; interfaces de communication parallèle; afficheurs à segments et LCD; entrée-sorties analogiques.

Formats de représentation et convertisseurs

Convertisseurs analogiques-numériques et numériques-analogiques; précision, sources d’erreurs et impacts; critères de sélection; chaines de mesure; circuit d’interfaces.

Capteurs

Différents types, capteurs résistifs, réactifs et intégrés; caractéristiques; circuits de traitement associés

Prétraitement des signaux de capteurs

Préamplificateurs de gain et de transimpédance; compensation de linéarité et de câbles de raccordement, filtrage du bruit.

Réseaux de capteurs

Modules de capteurs à microcontrôleurs, réseaux de capteurs; standards et circuits de communication sans fil.

Actueurs

Moteurs, dispositifs électromécaniques et thermiques; circuit d’isolation avec le microcontrôleur; commutateurs de puissance à relais mécaniques et semi-conducteurs.

Circuits d’alimentation

Convertisseurs continu à contiu; rectificateurs alternatif à continu; inverseurs de polarité; régulateurs lunaires et à commutation d’onde; différents types et design.

Commande en temps réel

Mécanismes d’asservissement; différents types de commande : commande “oui-non”, commande PID, commande en cascade, commande par anticipation; commande à logique floue; codage des algorithmes en virgule fixe : problèmes de débordement et approches de solution.

Systèmes exécutifs en temps réel

raison d’être ; tâches, priorités et états ; types d’ordonnancement ; composantes d’un système exécutif en temps réel ; exemples d’utilisation

Design d’un système embarqué à microcontrôleur

Choix du processeur : taille, vitesse d’horloge, périphériques internes; choix des interfaces; périphériques externes et circuits associés; conception du circuit imprimé : outils (dessin, capture schématique, etc.) ; procédé de fabrication; programmation en C romable vs. Assembleur; stratégies de calcul; systèmes d’exploitation en temps réel; cycle de développement logiciel ; assemblage et test du prototype.

Formule Pédagogique

Le cours est organisé sous forme de cours magistraux de 3 heures par semaine et de séances de laboratoires de 3 heures par semaine.

Les laboratoires se font par équipes de deux au maximum. La préparation des laboratoires doit se faire avant la séance. Les comptes-rendus de préparations sont ramassés par le responsable du laboratoire en début de séance et notés.

Format des rapports de laboratoire

 1. Objectif(s)

 2. Description des méthodes et matériaux utilisés

 3. Liste détaillée et abondamment commentée des programmes s'il y'a

lieu

 4. Résultats

 5. Discussion s'il y a lieu

 6. Conclusion(s)

 7. Références si besoin est

Se rappeler que “la sobriété a bien meilleur goût” - surtout pour celui qui corrige les rapports. Donc, être bref et précis.

Modalités d’évaluation

        1 examen intra au milieu du semestre

35%

        1 examen final à la fin du

semestre 35%

        5 rapports d'exercices et de laboratoires
                30%

Pour réussir le cours, il faut avoir au minimum 60 % de moyenne générale et 60 % de moyenne pour les 2 examens. Une pénalité de -10% sera appliquée sur la note pour les travaux remis en retard d’une semaine. Un retard de deux semaines donne une note de zéro.

Il sera tenu compte de la qualité du français à raison de 10% par devoir ou examen.

Barème des notes : A : >= 87%, B : >= 77%, C : >= 67%, D : >=60%, E : < 60%

Materiel de cours

Recueil de transparents disponible sur le site web
Liste de documents à lire fournie en séance

Renseignement utiles

L’autorisation de reprendre un examen en cas d’absence est de caractère exceptionnel. Pour obtenir un tel privilège, l’étudiant-e doit avoir des motifs sérieux et bien justifiés.

Il est de la responsabilité de l’étudiant-e de ne pas s’inscrire à des cours qui sont en conflit d’horaire, tant en ce qui concerne les séances de cours ou d’exercices que les examens. De tels conflits d’horaire ne constituent pas un motif justifiant une demande d’examen de reprise.

Dans le cas d’une absence pour raison médicale, l’étudiant-e doit joindre un certificat médical original et signé par le médecin décrivant la raison de l’absence à l’examen. Les dates d’invalidité doivent être clairement indiquées sur le certificat. Une vérification de la validité du certificat pourrait être faite. Dans le cas d’une absence pour une raison non médicale, l’étudiant-e doit fournir les documents originaux expliquant et justifiant l’absence à l’examen ; par exemple, lettre de la Cour en cas de participation à un jury, copie du certificat de décès en cas de décès d’un proche, etc. Toute demande incomplète sera refusée. Si la direction du programme d’études de l’étudiant-e constate qu’un étudiant a un comportement récurrent d’absence aux examens, l’étudiant-e peut se voir refuser une reprise d’examen. L’étudiant-e absent-e lors d’un examen doit, dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la date de l’examen, présenter une demande de reprise en utilisant le formulaire prévu, disponible sur le site Web du département à l’adresse suivante : http://info.uqam.ca/politiques/.

L’étudiant-e doit déposer le formulaire dûment complété au secrétariat de la direction de son programme d’études : PK-3150 pour les programmes de premier cycle, PK-4150 pour les programmes de cycles supérieurs.

Pour plus de détails sur la politique d’absence aux examens du Département d’informatique, consultez le site web suivant : http://info.uqam.ca/politiques/.

PLAGIAT Règlement no 18 sur les infractions de nature académique. (extraits)

Tout acte de plagiat, fraude, copiage, tricherie ou falsification de document commis par une étudiante, un étudiant, de même que toute participation à ces actes ou tentative de les commettre, à l'occasion d'un examen ou d'un travail faisant l'objet d'une évaluation ou dans toute autre circonstance, constituent une infraction au sens de ce règlement.

La liste non limitative des infractions est définie comme suit :

la substitution de personnes;
l'utilisation totale ou partielle du texte d'autrui en la faisant passer pour sien ou sans indication de référence;
la transmission d'un travail pour fins d'évaluatiion alors qu'il constitue essentiellement un travail qui a déjà été transmis pour fins d'évaluation académique à l'Université ou dans une autre institution d'enseignement, sauf avec l'accord préalable de l'enseignante, l'enseignant;
l'obtention par vol, manoeuvre ou corruption de questions ou de réponses d'examen ou de tout autre document ou matériel non autorisés, ou encore d'une évaluation non méritée;
la possession ou l'utilisation, avant ou pendant un examen, de tout document non autorisé;
l'utilisation pendant un examen de la copie d'examen d'une autre personne;
l'obtention de toute aide non autorisée, qu'elle soit collective ou individuelle;
la falsification d'un document, notamment d'un document transmis par l'Université ou d'un document de l'Université transmis ou non à une tierce persone, quelles que aoient les circonstances;
la falsification de données de recherche dans un travail, notamment une thèse, un mémoire, un mémoire-création, un rapport de stage ou un rapport de recherche;

Les sanctions reliées à ces infrations sont précisées à l'article 3 du Règlement no 18.

Les règlements concernant le plagiat seront strictement appliqués. Pour plus de renseignements, veuillez consulter les sites suivants : http://www.sciences.uqam.ca/etudiants/integrite-academique.html et https://r18.uqam.ca/

Politique no 16 visant à prévenir et combattre le sexisme et les violences à caractère sexuel

Pour consulter la politique no 16 : http://instances.uqam.ca/wp-content/uploads/sites/47/2018/05/Politique_no_16.pdf

Services offerts :

Pour obtenir de l’aide, faire une divulgation ou une plainte : Bureau d’intervention et de prévention en matière de harcèlement 514 987-3000, poste 0886

Pour la liste des services offerts en matière de violence sexuelle à l’UQAM et à l’extérieur de l’UQAM : http://harcelement.uqam.ca

CALACS Trêve pour Elles – point de services UQAM : 514 987-0348 calacs@uqam.ca http://trevepourelles.org

Soutien psychologique (Services à la vie étudiante) : 514 987-3185 Local DS-2110

Service de la prévention et de la sécurité : 514 987-3131

Les étudiants qui ont une lettre signée de leur conseillère ou conseiller de l’Accueil et de soutien aux étudiants en situation de handicap (ASESH), dans laquelle il est fait état de leur inscription au ASESH à titre d’étudiant(e) en situation de handicap, sont invités à remettre ce document à leurs professeur(e)s et chargé(e)s de cours dès le début de la session afin que les aménagements dans le respect des exigences académiques soient déterminées de concert avec chacun des professeur(e)s et chargé(e)s de cours. Les étudiants qui ont une déficience et qui ne seraient pas inscrits au ASESH sont priés de se présenter au AB-2300.

Étudiants avant une déficience de type visuelle, auditive, motrice, trouble d’apprentissage, trouble envahissant du développement et trouble de santé mentale:

Les étudiant(e)s qui ont une lettre d’Attestation des mesures d’aménagements académiques obtenue auprès d’une conseillère, d’un conseiller de l’ACCUEIL ET SOUTIEN AUX ÉTUDIANTS EN SITUATION DE HANDICAP (ASESH) doivent rencontrer leurs enseignant(e)s au début de la session afin que des mesures d’aménagement en classe ou lors des évaluations puissent être mises en place. Ceux et celles qui ont une déficience ou une incapacité mais qui n’ont pas cette lettre doivent contacter l’ASESH au (514) 987-3148 ou se présenter au AB-2300 le plus tôt possible.