Goavec-Merou Gwenhaël

Le développement de systèmes embarqués se doit d’optimiser l’utilisation des ressources de stockage, de calcul et énergétiques. En aucun cas compiler sur la plateforme embarquée cible ne respecte ces contraintes. Nous présentons Buildroot pour cross-compiler un système GNU/Linux efficacement, et le bénéfice en termes de performances qu’on en tirera.

Nous proposons d’utiliser un oscilloscope radiofréquence comme source de données GNU Radio pour les applications nécessitant une large bande passante, telles que les mesures de temps de vol. Cette exploration sera l’occasion de découvrir la nouvelle mouture de GNU Radio attendue depuis 6 ans, la version 3.8, avec son lot de nouveautés et d’incompatibilités.

Le système de navigation GPS est avant tout un système de dissémination de temps utilisé comme référence dans une multitude d’applications nécessitant une synchronisation de sites géographiquement distants. Nous démontrons ici comment une implémentation en radio logicielle des trames émises par les satellites permet de leurrer un récepteur en position et en temps (sortie 1 PPS).

Comment utiliser un convertisseur USB-UART pour simplifier la programmation de microcontrôleurs et émuler des protocoles de communications parallèles et série ? La réponse dans l'article qui suit...

Un environnement exécutif visant la compatibilité POSIX et exploitant des pilotes fortement inspirés de l'architecture de Linux est proposé pour microcontrôleur STM32 au travers de NuttX. Nous démontrons son portage à une nouvelle plateforme en implémentant un analyseur de réseau radiofréquence, tirant le meilleur parti des fonctionnalités fournies pour un déploiement rapide en utilisant les divers pilotes mis à disposition : ADC, SPI, PWM et GPIO. L'applicatif se résume dans ce contexte à une séquence d'appels systèmes à ces pilotes.

La diffusion à large échelle de la communication radiofréquence dans les appareils grand public induit la disponibilité de composants aux performances compatibles avec ces modes de communication (fonctionnement de 50 à 2500 MHz ou plus, bandes passantes de l’ordre de la dizaine de MHz) et pour des prix ridiculement faibles grâce à la production de masse. Nous allons profiter de cette mode en présentant l’utilisation d’un récepteur de télévision numérique - DVB basé sur le composant Elonics E4000 - dont l’étage de réception s’avère tellement simple qu’il est compatible avec de nombreux modes de transmission analogique et numérique de données par liaison radiofréquence. Le flux de données brut issu du récepteur radio est traité par des blocs implémentant les fonctionnalités les plus classiques dans le logiciel gnuradio et son interface graphique gnuradio-companion. Nous verrons comment, au delà de la simple utilisation des blocs de traitement disponibles, implémenter nos propres algorithmes de décodage sur le flux d’informations reçu du récepteur radiofréquence. Nous nous intéresserons en particulier au packet, au protocole ACARS, et aux radiomodems encodant l’information en FSK et AFSK.

La décomposition en série de Fourier, et plus généralement la transformée de Fourier [1], est un outil incontournable du traitement du signal visant à décrire des propriétés fréquentielles (spectrales) d’un signal. Au-delà de la maîtrise de l’outil mathématique qui fera l’objet de la première partie de cette présentation, son utilisation sur un système embarqué peut paraître complexe, voire rédhibitoire. Nous analyserons, dans la seconde partie, une note d’application qui démontre l’utilisation en virgule fixe de tables pré-calculées pour effectuer rapidement un calcul apparemment complexe, et ce pour un résultat compatible avec tout microcontrôleur proposant quelques kilo-octets de mémoire. Enfin, nous appliquerons cette méthode de calcul à quelques exemples plus ou moins triviaux. Nous mettrons en œuvre ces concepts, et l’échantillonnage périodique de signaux pour fournir les informations à traiter, sur architecture ARM Cortex-M3 telle qu’implémentée par ST sur le STM32, traitant les signaux issus d’un RADAR à onde continue.

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).

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.