Friedt Jean-Michel

Au sein de la gamme des cœurs de processeurs proposés par ARM, le Cortex-M3, opérant sur des registres de 32 bits, fournit un compromis entre une puissance de calcul appréciable et une consommation réduite qui, sans atteindre les performances du MSP430 (16 bits), propose néanmoins des modes de veille en vue de réduire la consommation moyenne d’une application. Bien que les nombreux périphériques disponibles ainsi que l’énorme quantité de mémoire associée à ce processeur puissent justifier l’utilisation de bibliothèques dont une implémentation libre est disponible sous le nom de libopencm3, nous verrons qu’il est possible d’appréhender un certain nombre de ces périphériques pour en faire un usage optimal en accédant directement aux registres qui en contrôlent l’accès. Le cœur M3 est décliné par de nombreux fondeurs : nous nous focaliserons ici sur l’implémentation de ST Microelectronics sous le nom de STM32F1 (dans la suite, le microcontrôleur sera nommé simplement STM32 car la plupart des applications sont portables sur les autres modèles).

La disponibilité d’une masse croissante de données via Internet permet à chacun d’appréhender des problèmes qui restaient confinés jusque récemment à un cercle restreint d’utilisateurs suffisamment chanceux pour accéder à ces données. Ainsi, seule la compétence de traitement limite aujourd’hui la capacité de toute personne à extraire un maximum d’informations de ces données.

Toute conception de circuit électronique analogique qui ne soit pas complètement triviale passe par une phase de simulation, ne serait-ce que pour identifier l’influence des divers blocs de référence entre eux, ou l’effet de l’incertitude de la valeur des composants sur la fonction de transfert du montage.

Les iPod Touch et iPhone sont probablement les systèmes embarqués les plus largement disponibles auprès du grand public. Bien que le qualificatif « embarqué » ne soit associé qu'à leur autonomie, faible encombrement et absence de ports de communication, la puissance de calcul est compatible avec celle nécessaire pour exécuter un environnement Un*x dans lequel un développeur sous GNU/Linux ou *BSD sera familier. Nous proposons dans cette présentation, après avoir libéré son iPod Touch de l'emprise de Cupertino, d'exploiter une chaîne de compilation croisée libre exploitant les bibliothèques propriétaires mais gratuites d’Apple, pour développer nos propres applications. Nous nous intéresserons en particulier à l'accès aux périphériques matériels, qu'il s'agisse d'une liaison Bluetooth pour communiquer par une liaison sans fil avec des périphériques tels que la brique LEGO NXT, ou des accéléromètres. Ces développements passent nécessairement par la maîtrise de l'Objective-C 2.0, dont nous démontrerons la fonctionnalité comme langage de développement sous GNU/Linux lors de l'exploitation du compilateur LLVM.

Nous proposons d'aborder le developpement sur microcontrôleur selon un aspect « environnement exécutif » fourni par TinyOS. La plate-forme minimaliste – le microcontrôleur MSP430F149 avec 2 KB de RAM – est exploitée au mieux grâce à cet environnement de développement. Nous démontrons la mise en oeuvre de cette plate-forme, munie d'une carte SD, pour le stockage de masse non volatil de données acquises périodiquement sur support formaté accessible depuis la majorité des ordinateurs personnels (FAT).

Le monde des instruments de mesure est suffisamment restreint pour qu'un petit nombre de protocoles aient émergé et que ces interfaces soient disponibles sur la majorité des équipements. Historiquement, le contrôle d'instruments s'est longtemps fait par une norme peu connue dans les milieux autres que l'instrumentation scientifique – GPIB, norme IEEE 488.2 – qui tend aujourd'hui a être remplacée par un protocole sur bus ethernet, VXI11.

Nous vous proposons de découvrir les fonctionnalités d’un système embarqué sous GNU/Linux et pour lequel le constructeur respecte l’éthique de la GPL : le récepteur GPS Tomtom Go. Notre objectif est d’enrichir les fonctionnalités de cet appareil en s’en servant comme afficheur d’informations acquises par un dispositif dédié, dont les mesures sont transmises par liaison sans fil. Les données ainsi accumulées sont géoréférencées et conservées sur support de stockage de masse non volatil pour exploitation ultérieure.

Alors que les protocoles de communication parallèles (port imprimante, bus ISA, bus IDE, bus des processeurs) tendent à disparaître au profit des modes de communication série (USB, SATA, I2C ou SPI) – moins encombrants et plus rapides, mais plus complexes à appréhender – il devient de plus en plus difficile, à l’amateur désireux d’expérimenter, de trouver des plateformes sur lesquelles découvrir le fonctionnement d’un processeur. La console de jeu portable de Nintendo Dual Screen (DS) est encore suffisamment ancienne tout en ayant eu assez de succès pour être encore largement disponible pour fournir une plateforme d’expérimentation intéressante.

Le cœur de processeur ARM annonce les meilleures performances en termes de puissance de calcul (MIPS) par unité de puissance électrique consommée (watts). Nous proposons une présentation des outils pour développer sur cœur ARM7, et en particulier sur le microcontrôleur Analog Devices ADuC7026. Nous fournissons une toolchain libre fonctionnelle sous GNU/Linux, dont nous illustrerons l’exploitation sur quelques exemples concrets de communications avec divers périphériques pour le stockage et la communication sans fil de données, de calcul de racine de fonctions complexes, et de compression de données. Afin d’exploiter au mieux les fonctionnalités de ce processeur, nous proposons l’exploitation sous Wine du logiciel gratuit de configuration d’une matrice de portes logiques reconfigurables : nous démontrerons ainsi que l’exploitation d’un processeur sous GNU/Linux – avec des outils mis à disposition par le fabricant exclusivement sous forme de binaires pour MS-Windows – est possible sans en limiter les fonctionnalités.